• Smart Structures and Systems
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• 제30권1호
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• pp.63-74
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• 2022

The deformation coordination between a rock/soil mass and an optical sensing cable is an important issue for accurate deformation monitoring. A stress-controlled triaxial apparatus was retrofitted by introducing an optical fiber into the soil specimen. High spatial resolution optical frequency domain reflectometry (OFDR) was used for monitoring the strain distribution along the axial direction of the specimen. The results were compared with those measured by a displacement meter. The strain measured by the optical sensing cable has a good linear relationship with the strain calculated by the displacement meter for different confining pressures, which indicates that distributed optical fiber sensing technology is feasible for soil deformation monitoring. The performance of deformation coordination between the sensing cable and the soil during unloading is higher than that during loading based on the strain transfer coefficients. Three hypothetical strain distributions of the triaxial specimen are proposed, based on which theoretical models of the strain transfer coefficients are established. It appears that the parabolic distribution of specimen strain should be more reasonable by comparison. Nevertheless, the strain transfer coefficients obtained by the theoretical models are higher than the measured coefficients. On this basis, a strain transfer model considering slippage at the interface of the sensing cable and the soil is discussed.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.181-191
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• 2011

단층대, 파쇄대 또는 풍화대가 발달한 암반은 실내시험을 위한 시료 성형이 어렵다. 기존에 현장에서 수행된 직접전단시험은 갱도 내벽의 수직반력을 이용하여 수행되었다. 이 연구에서 개발된 현장직접전단시험기는 터널내부 또는 노천의 현장상태 암반에서 시험을 수행할 수 있다. 현장직접전단시험기의 주요 구성은 전단하중 반력판 및 하중전달판, 유압실린더 시스템, 로드셀, 다단계 전단상자, 전단상자 고정장치, 수직하중 반력판 및 하중전달판, 마찰저항 감소용 롤러 등이다. 공시체는 각주형의 블록으로 최대 크기는 $400{\times}400{\times}460$ mm이며 현장에서 형성하는 방법 및 절차가 제시되었다. 개발된 시험기의 현장적용성 평가를 위하여 연구지역에 대한 지질공학적 조사 분석 연구를 통하여 성능시험을 위한 공시체 형성에 적합한 위치가 선정되었다. 현장적용 결과 개발된 현장용 시험기는 암석의 강도 및 변형과 관련하여 필요한 대부분의 정보를 제공할 수 있는 성능을 확보하였음을 확인하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제25권1호
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• pp.22-31
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• 2004

Laboratory experiments were conducted in order to find effects of the intermediate principal stress of ${\sigma}_{2}$ on rock fractures and faults. Polyaxial tests were carried out under the most generalized compressive stress conditions, in which different magnitudes of the least and intermediate principal stresses ${\sigma}_{3}$ and ${\sigma}_{2}$ were maintained constant, and the maximum stress ${\sigma}_{1}$, was increased to failure. Two crystalline rocks (Westerly granite and KTB amphibolite) exhibited similar mechanical behavior, much of which is neglected in conventional triaxial compression tests in which ${\sigma}_{2}$ = ${\sigma}_{3}$. Compressive rock failure took the form of a main shear fracture, or fault, steeply dipping in ${\sigma}_{3}$ direction with its strike aligned with ${\sigma}_{2}$ direction. Rock strength rose significantly with the magnitude of ${\sigma}_{2}$, suggesting that the commonly used Mohr-type failure criteria, which ignore the ${\sigma}_{2}$ effect, predict only the lower limit of rock strength for a given ${\sigma}_{3}$ level. The true triaxial failure criterion for each of the crystalline rocks can be expressed as the octahedral shear stress at failure as a function of the mean normal stress acting on the fault plane. It is found that the onset of dilatancy increases considerably for higher ${\sigma}_{2}$. Thus, ${\sigma}_{2}$ extends the elastic range for a given ${\sigma}_{3}$ and, hence, retards the onset of the failure process. SEM inspection of the micromechanics leading to specimen failure showed a multitude of stress-induced microcracks localized on both sides of the through-going fault. Microcracks gradually align themselves with the ${\sigma}_{1}$-${\sigma}_{2}$ plane as the magnitude of ${\sigma}_{2}$ is raised.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.83-89
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• 2007

충격반향기법은 특정 매질에 충격을 가하여 매질의 동적 불성을 측정할 수 있는 비파괴 시험법이다. 본 연구에서는 암석시편에 충격반향기법을 수행할 수 있는 시험장비를 설치하고, 동적 물성치를 측정할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 통해 국내 5개 지역에서 채취한 암석 시료 및 시멘트 모르타르와 알루미늄 합금에 대해 시험을 수행하여 동적 물성치를 측정하고, 1회의 충격시험으로 종파 및 횡파의 공진주파수와 감쇠비를 결정하였다. 그 결과. 동탄성계수와 정탄성계수는 10%내외의 차이를 가진 결과치가 도출되었고, 동포아송비는 정포아송비에 비해 0.07 이상 높은 값이 측정되었다. 또한 풍화도가 높거나 절리가 발달한 암석일수록 감쇠비가 증가하는 현상을 관찰하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권5호
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• pp.471-478
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• 2021

Water damage is one of the five disasters that affect the safety of coal mine production. The erosion of rocks by water is a very important link in the process of water inrush induced by fault activation. Through the observation and experiment of fault filling samples, according to the existing rock classification standards, fault sediments are divided into breccia, dynamic metamorphic schist and mudstone. Similar materials are developed with the characteristics of particle size distribution, cementation strength and water rationality, and then relevant tests and analyses are carried out. The experimental results show that the water-rock interaction mainly reduces the compressive strength, mechanical strength, cohesion and friction Angle of similar materials, and cracks or deformations are easy to occur under uniaxial load, which may be an important process of water inrush induced by fault activation. Mechanical experiment of similar material specimen can not only save time and cost of large scale experiment, but also master the direction and method of the experiment. The research provides a new idea for the failure process of rock structure in fault activation water inrush.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권4호
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• pp.250-256
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• 2013

암석의 강도 및 건전성 평가에 있어 전단파를 사용하는 것이 압축파에 비해 높은 신뢰성과 정확도를 제공한다. 암편의 $V_S$ 도출을 위해 양단자유공진주기법을 수행할 시 비틀림파에 의한 공진주파수를 구분해야 하나 쉽지 않은 상황이 자주 발생한다. 또한, 초음파속도기법에서는 P파에 비해 S파 도달 시점이 모호하여 암편의 $V_S$를 객관적으로 산출하는 것이 쉽지 않다. 반면에 초음파 속도법을 통해서는 $V_P$ 값을, 양단자유공진주기법을 통해서는 $V_L$ 값을 안정적으로 획득할 수 있는데 탄성계수간의 관계식을 이용하여 포아송비를 계산할 수 있게 되며 $V_S$ 값을 산출할 수 있다. 알루미늄, 모노캐스트 등 다른 재질과 다른 길이를 가지는 모형 시편을 이용하여 검증 실험을 수행하였고 국내 여러 지역에서 채취한 암석시편에 대해서 제안된 방법을 적용하여 본 결과 제안된 방법의 유용함을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.205-217
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• 2006

암석과 불연속면은 암반을 구성하는 주요소이며 각각의 주요 물성들은 암반 구조물의 역학적 안정성에 직접적인 영향을 미친다. 암석 및 암반 불연속면의 물성은 시료의 크기에 따라 변화하는 양상을 보이므로 실험실 시험에서 얻은 물성을 현장 구조물 설계에 적용할 때는 세심한 주의가 필요하다. 이러한 이유로 실험실에서 얻은 암석 및 불연속면의 물성을 이용하여 현장규모의 암석 및 불연속면의 물성을 합리적으로 예측하는 방법을 확립할 필요가 있다. 본 연구에서는 암반의 크기 효과에 대한 기초 연구로서 불연속면을 제외한 무결암 부분의 크기에 따른 물성 변화를 알아보고자 한다. 무결암에 가까운 재료를 택하기 위해 암석 대신 최대한 균질성이 보장될 수 있는 인공재료를 선택하였고 이러한 인공 재료에 대한 크기 변화에 따른 강도 및 탄성계수의 변화양상에 대해 살펴보았다. Buckingham's theorem을 이용한 차원해석을 통해 이상적인 무결함 재료의 크기에 따른 강도 및 탄성계수의 변화 양상을 파악하였고 이를 실험을 통해 검증해보기 위해 총 6가지의 재료를 대상으로 일축압축강도 실험을 실시하였다. 또한 3차원 입자결합모델을 이용한 상용프로그램인 PFC3D (Particle Flow Code 3- Dimension)를 사용하여 무결함 시료에 대해서 크기에 따른 강도 및 탄성계수 등의 물성 변화 양상을 수치해석을 통해 확인하고 그 영향요소를 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권1호
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• pp.63-71
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• 2020

Strength anisotropy is a typical feature of thin-bedded rock masses and their strength will be degraded subjected to water immersion effect. Such effect is crucial for the operation of hydropower plant because the impoundment lifts the water level of upstream reservoir and causes the rock mass of nearby slopes saturated. So far, researches regarding mechanical property of natural thin-bedded rock masses and their strength variation under water immersion based on field test method are rarely reported. This paper focuses on a thin-bedded stratified rock mass and carries out field test to investigate the mechanical property and strength variation characteristics. The field test is highlighted by samples which have a large shear dimension of 0.5 m*0.5 m, representing a more realistic in-situ situation than small size specimen. The test results confirm the anisotropic nature of the concerned rock mass, whose shear strength of host rocks is significantly larger than that of bedding planes. Further, the comparison of shear strength parameters of the thin-bedded rock mass under natural and saturated conditions show that for both host rocks and bedding planes, the decreasing extent of cohesion values are larger than friction values. The quantitative results are then adopted to analyze the influence of reservoir impoundment of a hydropower plant on the surrounding rock mass stability of diversion tunnels which are located in the nearby slope bank. It is evaluated that after reservoir impoundment, the strength degradation induced incremental deformations of surrounding rock mass of diversion tunnels are small and the stresses in lining structure are acceptable. It is therefore concluded that the influences of impoundment are small and the stability of diversion tunnels can be still achieved. The finings regarding field test method and its results, as well as the numerical evaluation conclusions are hoped to provide references for rock projects with similar concerns.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.227-236
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• 2000

국제 암반역학회에서는 암석의 파괴인성 시험법으로 CB 및 SR 2가지 시험법을 제안하였다. 본 연구에서는 춘천 화강암을 대상으로 CB와 SR 시편을 제작하고 Level I시험 및 J-적분에 의한 파괴인성 평가를 실시하였으며, 아울러 AE법을 이용하여 J-적분으로 해석하고 그 결과를 서로 비교하였다. 또한 각각의 초기균열 방향에 따라 파괴인성 결과를 비교하여 이방성의 영향을 검토하였으며, CB 및 SR 시편이 파괴될 때 나타나는 AE 신호의 특성도 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제7권3호
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• pp.221-229
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• 1997

Disc-type and ring-type specimens of four different materials were tested to investigate the tensile characteristics and their brief results are presented. Materials tested were marble, granite, cement mortar and plaster. Unizxial tensile strengths are compared with Brazilian and ring test strengths. It was found that Brazilian strengths were usually greater than uniaxial tensile strengths and affected by loading rates. In the ring tests, tensile strengths were generally found to be decreased as relative hole radius being increased. Ring test strengths, however, converged to some value in r$\geq$0.45 of marble, r$\geqq$0.29 of cement mortar and r$\leq$0.5 of plaster specimens. In such range of r, furthermore, transverse cracking of specimens were observed.