• Computers and Concrete
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• 제17권6호
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• pp.723-737
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• 2016

In this paper an approach was described for determination of direction of sliding block in rock slopes containing planar non-persistent open joints. For this study, several gypsum blocks containing planar non-persistent open joints with dimensions of $15{\times}15{\times}15cm$ were build. The rock bridges occupy 45, 90 and $135cm^2$ of total shear surface ($225cm^2$), and their configuration in shear plane were different. From each model, two similar blocks were prepared and were subjected to shearing under normal stresses of 3.33 and $7.77kg/cm^{-2}$. Based on the change in the configuration of rock-bridges, a factor called the Effective Joint Coefficient (EJC) was formulated, that is the ratio of the effective joint surface that is in front of the rock-bridge and the total shear surface. In general, the failure pattern is influenced by the EJC while shear strength is closely related to the failure pattern. It is observed that the propagation of wing tensile cracks or shear cracks depends on the EJC and the coalescence of wing cracks or shear cracks dominates the eventual failure pattern and determines the peak shear load of the rock specimens. So the EJC is a key factor to determine the sliding direction in rock slopes containing planar non-persistent open joints.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권3호
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• pp.541-560
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• 2017

In this research, experimental and numerical simulations were adopted to investigate the effects of ligament angle on compressive strength and failure mode of rock-like material specimens containing two non-coplanar filled fissures under uniaxial compression. The experimental results show that with the increase of ligament angle, the compressive strength decreases to a nadir at the ligament angle of $60^{\circ}$, before increasing to the maximum at the ligament angle of $120^{\circ}$, while the elastic modulus is not obviously related to the ligament angle. The shear coalescence type easily occurred when ${\alpha}$ < ${\beta}$, although having the same degree difference between the angle of ligament and fissure. Numerical simulations using $PFC^{2D}$ were performed for flawed specimens under uniaxial compression, and the results are in good consistency with the experimental results. By analyzing the crack evolution process and parallel bond force field of rock-like material specimen containing two non-coplanar filled fissures, we can conclude that the coalescence and propagation of crack are mainly derived from parallel bond force, and the crack initiation and propagation also affect the distribution of parallel bond force. Finally, the displacement vectors in ligament region were used to identify the type of coalescence, and the results coincided with that obtained by analyzing parallel bond force field. These experimental and numerical results are expected to improve the understanding of the mechanism of flawed rock engineering structures.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.440-459
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• 2021

최근 대형 로드헤더가 국내 터널현장에 도입되면서 해외 제조사의 굴진율 예측모델에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 주로 사용되는 해외모델은 압축강도로부터 굴진율을 예측하고 있는데, 암석 시험편의 직경 대 길이의 비율이 1.0인 시편을 일축압축시험으로 사용하고 있다. 일반적으로 시편의 형상과 치수는 강도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 기술보고에서는 직경 대 길이 비율에 따른 암석강도의 변화에 대한 기존 연구사례를 조사하였다. 그 형상효과에 대한 원인을 이론적으로 고찰하였다. 이를 토대로 국내 예정된 암종에 대해서 길이 비율에 따른 강도의 변화 양상을 예측하고 굴진율 수정모델을 제시하였다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.573-586
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• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국지형학회지
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• 제18권3호
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• pp.21-36
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• 2011

암석의 풍화작용은 지형발달에 있어 물질의 준비과정으로서 역할을 한다. 이 중 동결-융해작용은 한대지역이나 주빙하 지역뿐만 아니라 심지어 온대지역에서도 암석을 파괴시키는데 효과적인 프로세스로 여겨져 왔다. 화강암(생암, 반풍화층), 편마암, 석회암, 돌로마이트의 슬랩시편 각각 10개를 -25℃~+30℃의 조건으로 동결-융해를 180회 반복하고 이들의 풍화양상과 물리적 특성변화를 검토한 결과, 파쇄는 대기와 토양조건보다는 침수조건에서 좀 더 활발히 진전되었으며 공극률이 높은 석회암과 돌로마이트가 가장 심하게 파쇄되었다. 편마암은 표면에 crack, joint, fissure들이 발달해 있고 암석강도(SHV)가 가장 낮았음에도, 어떠한 물리적 변화나 풍화산물들이 생성되지 않아 풍화에 저항력이 매우 높은 암석으로 나타나고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.161-182
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• 2018

본 연구에서는 퇴적층 암석에서 픽 커터의 절삭성능을 평가하기 위하여 선형절삭시험을 수행하였다. 중국에서 채취된 Linyi사암과 역암을 모사한 콘크리트를 시험체로 사용하였다. 소규모 선형절삭시험장비를 이용하여 다양한 절삭조건하에서 절삭조건에 따른 커터작용력과 비에너지의 변화양상을 평가하였다. 커터작용력은 두 가지 재료 모두에서 압입깊이와 커터간격이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었고 재료의 강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면 최대작용력과 평균작용력의 비율은 재료의 강도에 영향을 받기 보다는 재료의 구성 물질과 절삭특성에 영향을 받는 것으로 판단되었다. 절삭계수는 암석과 픽 커터의 마찰 특성에 영향을 받으나 절삭조건에는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 절삭계수와 픽 커터 작용력의 합력방향에 따라 암석의 특성을 고려한 최적의 절삭각도를 선정해야 할 것으로 판단되었다. 한편 절삭조건에 따른 비에너지의 변화양상으로부터 최적 절삭조건을 규명하였다. 두 가지 재료에서 최적 s/p비는 2~4 범위로 도출되었고, 압입깊이가 증가함에 따라 비에너지는 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구의 결과는 픽 커터의 절삭메커니즘 규명을 위한 데이터베이스로 활용될 수 있으며, 픽 커터를 사용한 기계굴착장비의 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.760-767
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• 2006

Underestimation of rock joint shear strength comes from an inadequate consideration of roughness mobilization behavior, which is changed by asperity size as well applied normal load. In this study, we performed rock joint shear tests, and studied the roughness mobilization characteristics related with the scale of normal stress and asperities. Test specimens with artificial triangular asperities were manufactured. The specimens consisted of 3 types, and each type represented unevenness, waviness and total roughness(superposition of unevenness and waviness). The experimental results show that the roughness mobilization characteristics are varied by the scale of normal stress and asperities. Furthermore, the investigation shows that the rate of geometrical component and mechanical component in the total roughness is also varied by the scale of normal stress and asperities. These results suggest that we should consider the roughness mobilization characteristics for the roughness quantification and the shear strength modelling.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권1호
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• pp.61-69
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• 2020

The uniaxial compressive strength (UCS) of rock is a basic parameter in underground engineering design. The disadvantages of this commonly employed laboratory testing method are untimely testing, difficulty in performing core testing of broken rock mass and long and complicated onsite testing processes. Therefore, the development of a fast and simple in situ rock UCS testing method for field use is urgent. In this study, a multi-function digital rock drilling and testing system and a digital core bit dedicated to the system are independently developed and employed in digital drilling tests on rock specimens with different strengths. The energy analysis is performed during rock cutting to estimate the energy consumed by the drill bit to remove a unit volume of rock. Two quantitative relationship models of energy analysis-based core drilling parameters (ECD) and rock UCS (ECD-UCS models) are established in this manuscript by the methods of regression analysis and support vector machine (SVM). The predictive abilities of the two models are comparatively analysed. The results show that the mean value of relative difference between the predicted rock UCS values and the UCS values measured by the laboratory uniaxial compression test in the prediction set are 3.76 MPa and 4.30 MPa, respectively, and the standard deviations are 2.08 MPa and 4.14 MPa, respectively. The regression analysis-based ECD-UCS model has a more stable predictive ability. The energy analysis-based rock drilling method for the prediction of UCS is proposed. This method realized the quick and convenient in situ test of rock UCS.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.142-151
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• 1993

In this study, the deformation characteristics of atrtificially fractured joints of granite under normal and shear loading were investigated. To obtain the characteristics of joint deformation, compression and shear tests were performed in the laboratory on three different sizes of rock specimens. The rock used in the experimens was Iksan granite. Joints were produced artificially by fracturing using the apparatus for generating extension-joint. Joint normal deformability was studied by conducting cyclic loading tests on the joints. Joint closure varied non-linearly with normal stress through cyclic loadings. As normal stress increased, the joints gradually reached a state of maximum joint closure. The relation between normal stress and joint closure for mated and unmated joints was well described by the hyperbolic and exponential function, respectively. Joint shear deformability was studied by performing direct shear tests under normal stresses on the joints. it was shown that the behaviour in the prepeak range was non-linear and joint shear stiffness depended on the size of specimen and the normal stress.

• Advances in materials Research
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• 제5권3호
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• pp.171-179
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• 2016

Fusion and characterization of bisphenol-A diglycidyl ether based thermosetting polymer mortars containing an epoxy resin, Fly ash and Rock sand are presented here for the Experimental study. The specimens have been prepared by means of an innovative process, in mild conditions, of commercial epoxy resin, Fly ash and Rock sand based paste. In this way, thermosetting based hybrid mortars characterized by a different content of normalized Fly ash and Rock sand by a homogeneous dispersion of the resin have been obtained. Once hardened, these new composite materials show improved compressive strength and toughness in respect to both the Fly ash and the Rock sand pastes since the Resin provides a more cohesive microstructure, with a reduced amount of micro cracks. The micro structural characterization allows pointing out the presence of an Interfacial Transition Zone similar to that observed in cement based mortars. A correlation between micro-structural features and mechanical properties of the mortar has also been studied.