• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.314-323
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• 2010

Recently, granular soils having a large particle size are frequently used as a filling material in the construction of foundation, harbor, dam, and so on. The shear behavior of this granular soil plays a key role in the stability of structures. For example, soil particle crushing occurring at the interface between structure and soil and/or within soil mass can cause the disturbance of ground characteristics and consequently induce an issues in respect of stability of structures. In order to investigate the shear behavior according to an existence and nonexistence of particle crushing, numerical analyses were conducted by using the DEM(Discrete Element Method)-based software program PFC(Particle Flow Code). Using the crushing model and non-crushing model which were created in this study, numerical analyses of ring shear test were conducted and their results were analyzed and compared. In general, landslide and slope stability are accompanied by a large displacement and consequently not only a peak strength but also a residual strength are very important in the analysis of landslide and slope stability. However the direct shear test which has been commonly used in the determination of shear strength parameters has a limitation on displacement therefore the residual strength parameters can not be obtained. The characteristics of residual shear behavior were investigated through the numerical analyses in this study.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1541-1549
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• 2013

본 연구는 모래지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(조밀한 모래, 느슨한 모래)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건과 상호연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 모래지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.59-69
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• 2015

본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체에 작용하는 토압에 대한 암반종류 및 절리조건 (전단강도 및 절리경사각)뿐만아니라 절리군의 수에 대한 영향을 조사하였다. 모델실험 및 그에 대한 시뮬레이션결과를 토대로 다양한 수치해석적 매개변수연구가 수행되었다. 해석결과, 굴착벽체에 발생하는 토압은 절리군에 포함된 절리경사각에 큰 영향을 받았지만, 절리군의 수 자체만으로는 토압에 큰 영향을 주지는 않았다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압인 Peck 토압과 상호 비교되었으며, 이를 통해 절리가 형성된 암반지층 굴착벽체에 발생하는 토압은 토사지반에서 발생하는 토압과 크게 다를 수 있다는 것을 파악하였다. 본 연구를 통해서 향후 암반지층에 설치되는 굴착벽체 설계시 적용하는 토압은 암반종류 및 절리조건과 더불어 절리군에 포함된 절리경사각을 고려하여 산정해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.83-95
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• 2017

본 연구는 절리가 형성된 암반지층에서 암석종류, 절리경사각, 토압계수 및 지하수조건을 달리할 때 굴착벽체에 발생하는 토압의 크기 및 분포에 대해서 조사하였다. 모형실험(Son and Park, 2014)에 근거하여 확장연구를 수행하였으며, 이 때 암반-구조 상호작용과 암반의 절리특성을 고려하기 위하여 개별요소법을 이용한 수치해석을 수행하였다. 본 연구로부터 굴착벽체에 작용하는 토압은 암석종류, 절리경사각 및 토압계수 뿐만 아니라 지하수조건에 의해서 크게 영향을 받는다는 것을 파악하였다. 이와 더불어 본 연구로부터 조사된 토압을 토사지반에 적용되는 Peck의 경험토압과 비교하였으며, 이를 통해 절리형성 암반지층 굴착벽체에 발생하는 토압은 토사지반에서 발생하는 토압과 크게 다를 수 있다는 것을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권5호
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• pp.385-396
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• 2020

A uniaxial compression test was performed to analyse the mechanical properties and macroscale and mesoscale failure mechanisms of sandstone with pyrite concretions. The effect of the pyrite concretions on the evolution of macroscale cracks in the sandstone was further investigated through numerical simulations with Particle Flow Code in 2D (PFC2D). The results revealed that pyrite concretions substantially influence the mechanical properties and macroscale and mesoscale failure characteristics of sandstone. During the initial loading stage, significant stress concentrations occurred around the edges of the pyrite concretion accompanied by the preferential generation of cracks. Meanwhile, the events and cumulative energy counts of the acoustic emission (AE) signal increased rapidly because of friction sliding between the concretion and sandstone matrix. As the axial stress increased, the degree of the stress concentration remained relatively unchanged around the edges of the concretions. The cracks continued growing rapidly around the edges of the concretions and gradually expanded toward the centre of the sample. During this stage, the AE events and cumulative energy counts increased quite slowly. As the axial stress approached the peak strength of the sandstone, the cracks that developed around the edges of the concretion started to merge with cracks that propagated at the top-left and bottom-right corners of the sample. This crack evolution ultimately resulted in the shear failure of the sandstone sample around the edges of the pyrite concretions.

• 한국재료학회지
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• 제31권5호
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• pp.286-295
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• 2021

This study attempts to find optimal conditions of the friction coefficient using a discrete element method (DEM) simulation with various friction coefficient conditions and three different grinding media with various ball sizes in a traditional ball mill (TBM). Using ball motion of the DEM simulation are obtained using the optimal friction coefficient compared with actual motion; photographs are taken by the digital camera and the snapshot images are analyzed. In the simulation, the rotation speed of the mill, the materials and velocity of the grinding media, and the friction coefficient between the balls and the wall of the pot are fixed as the actual experimental conditions. We observe the velocity according to the friction coefficient from the DEM simulation. The friction coefficient is found to increase with the velocity. Milling experiments using a traditional ball mill with the same experimental conditions as those of the DEM simulation are conducted to verify the simulated results. In addition, particle morphology change of copper powder is investigated and analyzed using scanning electron microscopy (SEM) for the milling experiment.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권1호
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• pp.11-20
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• 2019

The biaxial failure mechanism of transversally bedding concrete layers was numerically simulated using a sophisticated two-dimensional discrete element method (DEM) implemented in the particle flow code (PFC2D). This numerical modelling code was first calibrated by uniaxial compression and Brazilian testing results to ensure the conformity of the simulated numerical model's response. Secondly, 21 rectangular models with dimension of $54mm{\times}108mm$ were built. Each model contains two transversely bedding layers. The first bedding layer has low mechanical properties, less than mechanical properties of intact material, and second bedding layer has high mechanical properties, more than mechanical properties of intact material. The angle of first bedding layer, with weak mechanical properties, related to loading direction was $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$ and $90^{\circ}$ while the angle of second layer, with high mechanical properties, related to loading direction was $90^{\circ}$, $105^{\circ}$, $120^{\circ}$, $135^{\circ}$, $150^{\circ}$, $160^{\circ}$ and $180^{\circ}$. Is to be note that the angle between bedding layer was $90^{\circ}$ in all bedding configurations. Also, three different pairs of the thickness were chosen in models, i.e., 5 mm/10 mm, 10 mm/10 mm and 20 mm/10 mm. The result shows that in all configurations, shear cracks develop between the weaker bedding layers. Shear cracks angel related to normal load change from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with increment of $15^{\circ}$. Numbers of shear cracks are constant by increasing the bedding thickness. It's to be noted that in some configuration, tensile cracks develop through the intact area of material model. There is not any failure in direction of bedding plane interface with higher strength.

• Wind and Structures
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• 제29권4호
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• pp.247-270
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• 2019

Wind-resistant design of existing cooling tower structures overlooks the impacts of rainfall. However, rainstorm will influence aerodynamic force on the tower surface directly. Under this circumstance, the structural response of the super-large cooling tower (SLCT) will become more complicated, and then the stability and safety of SLCT will receive significant impact. In this paper, surrounding wind fields of the world highest (210 m) cooling tower in Northwest China underthree typical wind velocities were simulated based on the wind-rain two-way coupling algorithm. Next, wind-rain coupling synchronous iteration calculations were conducted under 9 different wind speed-rainfall intensity combinations by adding the discrete phase model (DPM). On this basis, the influencing laws of different wind speed-rainfall intensity combinations on wind-driving rain, adhesive force of rain drops and rain pressure coefficients were discussed. The acting mechanisms of speed line, turbulence energy strength as well as running speed and trajectory of rain drops on structural surface in the wind-rain coupling field were disclosed. Moreover, the fitting formula of wind-rain coupling equivalent pressure coefficient of the cooling tower was proposed. A systematic contrast analysis on its 3D distribution pattern was carried out. Finally, coupling model of SLCT under different working conditions was constructed by combining the finite element method. Structural response, buckling stability and local stability of SLCT under different wind velocities and wind speed-rainfall intensity combinations were compared and analyzed. Major research conclusions can provide references to determine loads of similar SLCT accurately under extremely complicated working conditions.

• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.614-623
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• 2018

최근 한반도 남동부에서 발생한 연이은 강진들로 인해 국내에서도 지진 방재에 대한 관심도가 높아지고 있다. 본 연구에서는 최근 들어 급격히 진보하고 있는 시각지능과 가상현실 분야 기술들을 기반으로 하는, 맞춤형 지진재해 대응을 위한 기술적 방법론에 대해 살펴보고자 한다. 해당 기술은 카메라를 이용한 생활공간 영상 정보의 취득, 개별 객체의 영상 기반 인식, 3차원 공간 정보의 추출, 이산요소법 등을 활용한 가상 지진의 동역학적 모의, 가상현실환경에서의 모의 지진 실감화 등의 단계를 통해 구성된다. 본 연구에서는 이러한 전체 기술 프로세스를 구성하기 위한 각 단계의 프로세스, 해당 이슈와 관련한 현재 기술 동향, 실시를 위한 기술적 해결 과제 등을 분석하였다.