• Geomechanics and Engineering
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• 제23권3호
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• pp.189-206
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• 2020

The accurate modeling of boundary conditions is important in simulations of the discrete element method (DEM) and can affect the numerical results significantly. In conventional triaxial compression (CTC) tests, the specimens are wrapped by flexible membranes allowing to deform freely. To accurately model the boundary conditions of CTC, new flexible boundary algorithms for 2D and 3D DEM simulations are proposed. The new algorithms are computationally efficient and easy to implement. Moreover, both horizontal and vertical component of confining pressure are considered in the 2D and 3D algorithms, which can ensure that the directions of confining pressure are always perpendicular to the specimen surfaces. Furthermore, the boundaries are continuous and closed in the new algorithms, which can prevent the escape of particles from the specimens. The effectiveness of the proposed algorithms is validated by biaxial and triaxial simulations of granular materials. The results show that the algorithms allow the boundaries to deform non-uniformly on the premise of maintaining high control accuracy of confining pressure. Meanwhile, the influences of different lateral boundary conditions on the numerical results are discussed. It is indicated that the flexible boundary is more appropriate for the models with large strain or significant localization than rigid boundary.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.559-572
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• 2020

본 연구에서는 현지 암반의 진삼축 응력 조건과 온도 변화를 고려한 공벽 안정성 실험을 수행하고, 심부 지하의 응력 조건과 압력 조건에서 암석의 열역학적 거동을 관찰하였다. 중국 황색 사암과 국내 황등 화강암 시료를 이용하여 진삼축압축실험을 진행하였다. 역학 실험은 각각 9가지 구속압 조건에서 수행되었고 열역학 실험은 화강암 시료를 이용하여 6가지 구속압 조건에서 시료를 60℃~100℃로 가열하여 수행하였다. 역학 실험 결과 공벽 파괴가 발생하는 최대 주응력은 중간 주응력에 비례하는 것을 확인하였다. 열역학 실험에서는 온도 증가에 따라 공벽의 응력장에 열응력이 추가되어 공벽 파괴가 추가적으로 발생하는 것을 확인하였다. 실내 실험 결과를 분석하기 위해 모기쿨롱 파괴 기준식을 사용하여 분석하였다. 원통형 시료에 대한 전통적인 삼축압축시험 결과와 진삼축 조건 하의 공벽 파괴 실험 결과가 모두 진삼축 파괴 기준식인 모기쿨롱 파괴 기준식에 잘 부합됨을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.597-610
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• 2022

중간주응력을 고려한 마찰재료의 파괴거동에 대한 확고한 이해는 대심도 보어홀 안정성 및 단층해석 등과 관련된 현장 적용의 고도화를 위한 필수적인 과정이다. 본 연구는 진삼축압축 조건을 물리적으로 구현하는 장비를 설계·제작하였으며 마찰재료로 제작된 석고 시료에 대한 진삼축압축시험을 통하여 재료의 파괴거동 특성을 논의하고 삼차원파괴함수의 적용성을 검토하였다. 진삼축압축시험을 위한 석고 재료는 52(w) × 52(l) × 104(h) mm의 직육면체 시료로 성형하였으며 다양한 조합의 𝜎₃, 𝜎₂의 조건으로 총 24회의 진삼축압축시험이 수행되었다. 또한, 삼차원 파괴기준식의 파라미터로 사용되는 석고의 강도정수 측정을 위하여 전통적인 일축압축시험 및 삼축압축시험이 수행되었다. 석고 재료의 응력-변형 특성은 중간주응력과 최소주응력의 차이가 클수록 취성거동이 더욱 강하게 나타났으며, 시료의 강도 및 변형은 중간주응력의 변화를 반영하는 것으로 평가되었다. 주응력 좌표계에서 시험 데이터에 대한 비선형 다중회귀분석을 수행한 결과 수정 Wiebols-Cook 파괴기준 및 수정 Lade 파괴기준이 석고 시료에 대한 삼차원 파괴기준으로 가장 적합하였다.

• 한국농공학회지
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• 제36권4호
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• pp.87-94
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• 1994

The aim of the work descrihed in this paper is to study a characteristics of an unsaturated soil for the different matric suctions. To this end, a series of suction controlled isotropic and triaxial compression tests is conducted on silty sands. Matric suction is controlled by the axis translation technique using high air entry ceramic disk. Total volume change, air and water volume changes are measured by the device made for the experiment. The specimens are compacted using a half of Proctor compaction energy and with the water contents of 5% drier than the optimum moisture contents. Isotropic compression and triaxial compression tests are conducted on the specimen at each equilibrium state of matric suction. From test results, volume changes and deviator stresses are analyzed at each state and their relationships are formulated.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제12권3호
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• pp.231-248
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• 2001

The three-dimensional behavior of confined concrete was investigated, including strength enhancement due to triaxial compressive stresses, lateral expansion, compression softening, cover spalling and post-peak ductility. A finite element program based on a nonlinear elasticity methodology was employed to evaluate the ability to model triaxial behavior of reinforced concrete (RC) by combining constitutive models proposed by several researchers. The capability of compression field based models to reproduce the softening behavior of lightly cracked confined concrete was also investigated. Data from tested specimens were used to evaluate the validity of the formulations. Good agreement with the experimental results was obtained.

• Steel and Composite Structures
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• 제8권2호
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• pp.115-128
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• 2008

A method is proposed to estimate the ultimate strength of rectangular concrete-filled steel tubular (CFT) stub columns under axial compression. The ultimate strength of concrete core is determined by using the conception of the effective lateral confining pressure and a failure criterion of concrete under true triaxial compression, which takes into account the difference between the lateral confining pressure provided by the broad faces of the steel tube and that provided by the narrow faces of the steel tube. The longitudinal steel strength of broad faces and that of the narrow faces of the steel tube are calculated respectively due to that buckling tends to occur earlier and more extensively on the broader faces. Finally, the proposed method is verified with experimental results. Corresponding values of ultimate strength calculated by ACI (2005), AISC (1999) and GJB4142-2000 are given respectively for comparison. It is found from comparison that the proposed method shows a good agreement with the experimental results.

• 산업기술연구
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• 제22권A호
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• pp.153-159
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• 2002

This paper is an experimental work of estimating friction angle of very coarse grained soil such as rubble mound by performing laboratory experiments. Two crushed rocks of rubble mound were used for tests. Triaxial compression tests with drained conditions were performed to measure friction angles of soils prepared by mixing the crushed soil having an identical coefficient of uniformity with different maximum grain size distribution. Centrifuge model experiments with those soils were also performed to measure angle of repose and to estimate friction angle of soil from measuring the slope of slip line in the active stress state. Model tests were carried out by changing the G-levels of 1G and 50G. From triaxial compression tests, the measured value of friction angle of soil is in the range of $41{\sim}57^{\circ}$. The measured value of repose angle is in the range of $32{\sim}35^{\circ}$. The values of friction angle are found not so sensitive to the maximum grain size of soil as long as the coefficient of uniformity is identical. Estimated value of friction angle from measuring the slope of slip line in the active stress state is in the range of $30{\sim}46^{\circ}$. Thus, the estimated angle of friction are found to be greater in the order of the measured angle of repose, the estimated value from the slope of active state, and triaxial compression test results. On the other hand, the measured values of friction angle from triaxial tests were compared with empirical equations, based on the relation between friction angle and void ratio. Equations proposed by Helenelund(l966) and Hansen(1967) found to be relatively reliable to estimate friction angles of soil.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권4호
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• pp.25-34
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• 1991

본 연구에서는 KS규정에 의한 CBR 값과 삼축압축시험을 이용하여 구한 탄성계수와의 관계를 구명하였다. 시료는 통일분류법에 의하여 5가지로 분류된 전국고속도로 15개 지점에서 채취한 노상 토재료를 선정하였으며 각 시료에 대하여 CBR시험과 삼축압축시첩을 병행하여 실시하였다. 압 밀 비배수 삼축압축시헙 (CU triaxial teat)을 실시하여 얻어진 응력과 변형률의 관계로부터 탄성 계수를 산정하였으며 노상에 발생되는 모든 응력상태에 적용할 수 있도록 일반화하기 위하여 삼축 압축시험시 구속음력은 3가지로 달리하여 실험하였다. 실험결과로부터 얻은 수정 CBR값과 탄성계수간의 상관관계를 회귀분석하여, 구속음력과 유효 평균주응력의 함수로 표현된 탄성계수와 수정 CBR값과의 관계식들을 제안하였다. 또한 D-2 다짐에 의하여 얻어진 최대 건조밀도와 수정 CBR값과의 상관관계식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.75-83
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• 2002

본 연구에서는 준설토, EPS 그리고 고화재를 혼합한 경량혼합토의 역학적 특성을 일축 및 삼축압축시험을 통하여 고찰하였다. 역학적 특성은 다양한 준설토의 초기 함수비, EPS 함유율, 시멘트 함유율 그리고 양생압력에 대한 경량혼합토의 압축강도에 대하여 연구하였다. 삼축압축상태에서 EPS를 함유한 경량혼합토의 압축강도는 유효구속압에 의존 하지 않는 것으로 나타났다. EPS 함유율이 감소할수록($A_E$<2%) 그리고 시멘트 함유율이 증가할수록($A_c$>2%) 삼축압축강도-변형 거동특성은 극한 압축강도를 지나 급격한 압축강도의 감소를 보이는 시멘트 혼합토의 압축강도-변형 거동특성과 유사한 것으로 나타났다. 200kpa 이상의 압축강도를 요구하는 개량지반에 본 경량혼합토를 적용하는 경우에서 적절한 준설토의 초기함수비, EPS 함유율은 각각 약 165%~175%이상 그리고 3%~4%이상으로 제시할 수가 있었다. 삼축 및 일축압축상태에서 극한 압축강도는 시멘트 함유율이 2%이상에서 거의 증가하지 않음으로서 한계 시멘트 함유율은 2%로 제시할 수가 있었다.

• 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.