• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권4호
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• pp.495-513
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• 2022

This paper aims to study the fracture mechanism of rocks under the 'u'shape cutters considering the effects of crack (pre-existing crack) distances, crack spacing and crack inclination angles. The effects of loading rates on the rock fragmentation underneath these cutters have been also studied. For this purpose, nine experimental samples with dimensions of 5 cm×10 cm×10 cm consisting of the non-persistent cracks were prepared. The first three specimens' sets had one non-persistent crack (pre-existing crack) with a length of 2 cm and angularity of 0°, 45°, and 90°. The spacing between the crack and the "u" shape cutter was 2 cm. The second three specimens" set had one non-persistent crack with a length of 2 cm and angularity of 0°, 45°, and 90° but the spacing between pre-existing crack and the "u" shape cutter was 4 cm. The third three specimens'set has two non-persistent cracks with lengths of 2 cm and angularity of 0°, 45° and 90°. The spacing between the upper crack and the "u" shape cutter was 2 cm and the spacing between the lower crack and the upper crack was 2 cm. The samples were tested under a loading rate of 0.005 mm/s. concurrent with the experimental investigation. The numerical simulations were performed on the modeled samples with non-persistent cracks using PFC2D. These models were tested under three different loading rates of 0.005 mm/s, 0.01 mm/sec and 0.02 mm/sec. These results show that the crack number, crack spacing, crack angularity, and loading rate has important effects on the crack growth mechanism in the rocks underneath the "u" shape cutters. In addition, the failure modes and the fracture patterns in the experimental tests and numerical simulations are similar to one another showing the validity and accuracy of the current study.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.713-720
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• 2000

The directional response of strength and deformation on the rocks acting by external loads is called by strength and deformability anisotropy, respectively. Peak strength and its failure criteria of anisotro rocks have been studied and reported. Many authors have investigated in detail the behavior of triaxial peak strength of anisotropic rocks(Jaeger 1960, McLamore & Gray 1967, Hoek & Brown 1980, Ramamurthy & Rao 1985). They concluded that the triaxial strength of anisotropic rocks varies according to the inclination of discontinuity in specimens. And, the minimun triaxial strength occurs in the specmen with 60° of inclination angle ; and specimens with 0° or 90° inclination have maximum triaxial strength. Based on the experimental result, the behavior triaxial strength is investigated. The triaxial compression tests due to the angle bedding plane have been conducted and the material constants, 'm' and 's', cohesion and angle of friction and nonlinear strength parameters to fit for the failure criterion were derived from the regression analysis. And, the experimental date are employed to examine three existing failure criteria for peak strength, provided by Jaeger, McLamore and Hoek & Brown and Ramamurthy & Rao. For a shale, the suitability of the failure criteiria of triaxial peak strength for anisotropic rocks is discussed.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.144-156
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• 2012

본 논문에서는 TBM의 굴진성능 평가를 위한 실내시험 중 하나인 압입시험의 시험과 결과 분석방법에 대하여 연구하였다. 압입시험은 암석의 굴진저항 및 취성도를 나타내는 여러 지수들을 산정하고 이를 통해 TBM의 굴진율 및 추력을 직접적으로 추정할 수 있는 유용한 실험으로 알려져 있으나 국내에서는 아직 관련된 연구가 수행된 바 없으며 규격화된 시험방법이나 결과해석방법 역시 제시되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 압입시험의 시험 장비를 재구성하여 제작하였고 다양한 조건에 대하여 시험을 수행하여 합리적인 시험방법과 시편의 크기에 대하여 고찰하였다. 또한 국내의 6개 암종에 대하여 압입시험을 수행하고 하중지수의 산정방법에 대하여 연구하였으며 하중지수로써 PLI와 MLI를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 지수인 PLI와 MLI는 동일한 암종을 대상으로 수행된 선형절삭시험결과와 밀접한 상관관계를 보였으며 하중지수를 통해 개략적으로 예측된 단일 디스크커터의 수직하중은 실험값과 10% 오차를 보였다. 압입시험은 TBM의 성능예측을 위한 유용한 실험법임을 확인할 수 있었으며 본 연구는 이를 위한 기초연구로서 그 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.403-413
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• 2007

터널과 같은 지하공간 구조물에 있어서 록볼트는 숏크리트와 함께 주요 지보재 중의 하나이며, 그러므로 록볼트 시공품질 정도에 따라 이러한 지중구조물의 안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 록볼트를 따라 전파되는 유도파에 대하여 푸리에 및 웨이브렛 변환을 이용하여 록볼트의 건전도를 평가하는데 있다. 각기 다른 결함비율을 가진 다섯 개의 록볼트 시험체를 제작하여 콘크리트 블록에 매설한 후, PZT($Pb[Zr_xTi_{1-x}]O_3$: lead zirconate titanate) 엘리먼트로 유도파를 발생시키고 AE(acoustic emission) 센서를 이용하여 신호를 측정하였다. 수집된 신호는 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 분석하였고, 가버 웨이브렛을 사용한 웨이브렛 변환을 이용하여 시간-주파수영역에서 분석하였다. 푸리에 변환을 이용하여 얻은 스펙트럼을 분석하면 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 고주파 대역 에너지의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 시간-주파수 영역에서의 각 파군별 최대 에너지가 나타나는 지점의 시간차는 각 반사파군 간의 이동 시간차를 나타내며, 이를 통해 계산된 유도파의 에너지 속도는 록볼트의 공동결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 스펙트럼 비와 에너지 속도가 록볼트의 건전도 평가에 있어서 하나의 지표가 될 수 있음을 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.346-353
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• 2012

한 개의 평면이방성 시험편으로부터 5개의 독립적 탄성상수를 결정할 수 있는 방법을 찾기 위하여 다중 시험편 시험을 수행하였다. 실험에는 유상구조가 뚜렷한 유문암의 7개의 서로 다른 각도를 갖는 총 35개 시험편을 사용하였다. 제 2보인 본 연구에서는 측정된 변형률과 해석된 탄성상수를 통계적으로 분석하고 참값을 결정하는데 중점을 두었다. 통계분석의 결과로서, 측정자료의 신뢰성은 충분히 확보되었으며, 15도 시료를 제외한 시료에서 SV 식의 적용성이 매우 높은 것으로 밝혀졌다. 각도가 증가함에 따라 탄성상수의 상대표준편차는 대체로 작아지는 경향진다. 이는 측정값의 편차가 작아지기 때문에 발생하는 현상이기도 하지만, 각도가 클수록 SV 식이 잘 적용되기 때문이라고 유추할 수 있다. 분석된 5개의 탄성상수의 크기는 높은 신뢰성을 갖고 있어 실험에서 얻을 수 있는 참값이라 할 수 있다. 그러나 이러한 값으로부터 예측한 겉보기 탄성계수는 실측된 크기들을 표현할 수 없는 것으로 판명되었다. 이러한 불일치로 미루어 겉보기 탄성계수의 크기를 감소시키거나 또는 전단변형률이 증가시키는 요인이 실험이나 평면이방성 특성에 존재한다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.321-329
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• 2009

국내 암석의 일축응력상태와 삼축응력상태의 한계변형률 특성을 연구하고자 국내에 분포하는 6종류의 암석을 대상으로 실내 일축 및 삼축압축시험을 실시하였다. 일축압축실험에 의한 일축압축강도는 대부분 1~100MPa의 범위이었고, 한계변형률도 0.1~1.0%에 위치하여 전반적으로 Sakurai(1982)가 제시한 상 하부 경계선 내에 분포하였다. 그리고 암석의 파괴/한계변형률의 비(${\varepsilon}_f/{\varepsilon}_0$)는 일축강도에 따라 1.0~1.8의 범위로 모두 1.0 이상 나타났다. 삼축압축실험에 의한 한계변형률은 모든 암석에서 0.8%이하로 일축압축실험에서의 최대 한계변형률 1.0% 보다 작은 값을 보였으며, 일축 및 삼축압축실험로부터 산정된 값은 거의 대부분의 암석시료에서 1.0~8.0정도의 범위였다. 본 연구를 통하여 삼축응력상태인 암반의 파괴변형률(${\varepsilon}_{f3}$)은 일축응력상태의 파괴변형률(${\varepsilon}_{f1}$)에 비하여 1.0~8.0배 정도 크고, ${\varepsilon}_{f1}$은 일축응력상태의 한계변형률(${\varepsilon}_{01}$)보다 1.0~1.8배정도 크게 나타나 암반터널 변위계측에 의한 안정성 기준치를 일축강도에 따른 한계변형률(${\varepsilon}_{01}$)로 규정하는 것은 안정측 관리기준이 되는 것으로 판단된다.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• 제12권4호
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• pp.233-238
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• 2020

PURPOSE. This study aims to compare the marginal fitness of two types of implant-supported fixed dental prosthesis, i.e., cementless fixation (CL.F) system and cement-retained type. MATERIALS AND METHODS. In each group, ten specimens were assessed. Each specimen comprised implant lab analog, titanium abutment fabricated with a 2-degree tapered axial wall, and zirconia crown. The crown of the CL.F system was retained by frictional force between abutment and relined composite resin. In the cement-retained type, zinc oxide eugenol cement was used to set crown and abutment. All specimens were sterilized with ethylene oxide, immersed in Prevotella intermedia culture in a 50 mL tube, and incubated with rotation. After 48 h, the specimens were washed thoroughly before separating the crown and abutment. The bacteria that penetrated into the crown-abutment interface were collected by washing with 500 µL of sterile saline. The bacterial cell number was quantified using the agar plate count technique. The BacTiter-Glo Microbial Cell Viability Assay Kit was used to measure bacterial adenosine triphosphate (ATP)-bioluminescence, which reflects the bacterial viability. The t-test was performed, and the significance level was set at 5%. RESULTS. The number of penetrating bacterial cells assessed by colony-forming units was approximately 33% lower in the CL.F system than in the cement-retained type (P<.05). ATP-bioluminescence was approximately 41% lower in the CL.F system than in the cement-retained type (P<.05). CONCLUSION. The CL.F system is more resistant to bacterial penetration into the abutment-crown interface than the cement-retained type, thereby indicating a precise marginal fit.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권2호
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• pp.221-230
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• 2019

In this paper, shear behavior of non-persistent joint surrounded in concrete and gypsum layers has been investigated using experimental test and numerical simulation. Two types of mixture were prepared for this study. The first type consists of water and gypsum that were mixed with a ratio of water/gypsum of 0.6. The second type of mixture, water, sand and cement were mixed with a ratio of 27%, 33% and 40% by weight. Shear behavior of a non-persistent joint embedded in these specimens is studied. Physical models consisting of two edge concrete layers with dimensions of 160 mm by 130 mm by 60 mm and one internal gypsum layer with the dimension of 16 mm by 13 mm by 6 mm were made. Two horizontal edge joints were embedded in concrete beams and one angled joint was created in gypsum layer. Several analyses with joints with angles of $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, and $60^{\circ}$ degree were conducted. The central fault places in 3 different positions. Along the edge joints, 1.5 cm vertically far from the edge joint face and 3 cm vertically far from the edge joint face. All samples were tested in compression using a universal loading machine and the shear load was induced because of the specimen geometry. Concurrent with the experiments, the extended finite element method (XFEM) was employed to analyze the fracture processes occurring in a non-persistent joint embedded in concrete and gypsum layers using Abaqus, a finite element software platform. The failure pattern of non-persistent cracks (faults) was found to be affected mostly by the central crack and its configuration and the shear strength was found to be related to the failure pattern. Comparison between experimental and corresponding numerical results showed a great agreement. XFEM was found as a capable tool for investigating the fracturing mechanism of rock specimens with non-persistent joint.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.389-398
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• 2013

국내에서 열물성에 관한 연구는 지역별, 암종별 열물성 파악을 위주로 진행되었으나, 지열냉난방시스템 설계 시에 실시하는 TRT (thermal response test)의 열전도도와 차이가 크게 나타남에 따라 본 연구에서는 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 시료를 통한 열전도도와 TRT를 통한 열전도도를 비교하였다. 토양 시료의 열전도도는 1.32 W/m-K, 암석 시료의 열전도도는 2.88 W/m-K로 나타났으며, TRT로 측정된 열전도도는 3.13 W/m-K로 나타나 암석 시료보다 약 10% 정도 높게 나타났다. 연구지역은 지하수가 풍부하고 0.01의 수리경사를 가지고 있어 이 차이는 지하수 흐름에 의한 영향이라고 판단된다. 라인소스(line source) 이론에 따르면 TRT는 지반의 순수한 열전도도를 산정하는 것이 목적이므로, 국내 SCW (standing column well)형의 TRT는 라인소스 이론에 적합하지 않으며 지열냉난방시스템 설계 시에는 시료를 통한 열전도도값을 사용하는 것이 타당하다고 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제26권7호
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• pp.630-639
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• 2005

이 연구는 36명의 예비과학교사들을 대상으로 화성암의 육안분류 능력을 조사하였다. 이를 위해, 유문암, 안산암, 현무암, 화강암, 섬록암, 반려암들을 암석표본으로 설정하여 질문지와 함께 투여하였다. 예비과학교사들이 육안관찰로 화성암을 분류하기 위해 필요하다고 제안한 도구의 종류는 평균 3개였으며, 이 중, 돋보기와 조흔판, 망치, 모스경도계가 많았다. 전시된 6종의 화성암표본들 중, 예비과학교사들은 화성암을 육안감정하기 위해 현무암과 화강암 표본을 주로 선택하였다. 그러나 선택한 암석표본에 따라 육안감정의 정답률은 큰 차이를 보였다. 유문암표본을 선택한 10명 중 정답은 한명도 나타나지 않았으나, 현무암을 선택한 36명의 모든 학생들은 옳게 응답하였다. 안산암의 경우 8명이 선택하여 $62\%$, 화강암은 32명이 선택하여 $62\%$, 섬록암은 13명이 선택하여 $7\%$ 그리고 반려암은 9명이 선택하여 $44\%$가 옳게 응답하였다. 화성암 표본들을 육안 감정함에 있어서, 현무암의 경우에는 다공질조직, 그리고 화강암의 경우에는 암석조직, 색깔, 그리고 일상생활경험에 의존하는 학생들이 많았다. 그러나 일부학생들은 암석표본에서 밝은색과 중간색 그리고 반암을 구분하는데 어려워하였다.