• 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.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$상에서 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 폭원모델링을 기법을 소개하고, 제안된 기법을 이용하여 홉킨슨 효과 효과와 스폴링 현상을 응용하여 암석코어에 대한 응력파의 전파 및 반사과정을 기존의 외력을 적용함으로써 서로 비교하여 보았다. 암석코어는 직경 20m, 길이 200mm의 입자결합체로서 접촉결합을 이용하여 구성하였으며, 시료의 선단에 주기 0.050m$(50{\mu}s)$의 펄스형태의 폭발하중을 기존의 방법과 제안된 폭원모델링 기법을 이용하여 각기 입사시켰다. 해석결과 두 기법은 서로 유사한 결과를 보였으며, 입사압축파는 0.060ms$(60{\mu}s)$ 이후 시료의 후단에서 반사되어 반사인장파의 형태로 되돌아오면서 시료의 축방향과 직각방향으로 인장균열을 발생시켰다. 또한 시료 중을 전파하는 응력파의 속도는 4,167m/s로 계산되어 물리시료에 대한 측정치 4,300m/s와 $3\%$ 정도의 근소한 오차를 보였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$를 사용하여 시멘트 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥의 발파과정에서 나타나는 폭발과 파괴현상을 모사하여 보았다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였다. 현장 발파실험에서는 철근콘크리트 기둥을 대상으로 초안폭약을 사용하여 발파하고 그 파괴거동을 고속카메라를 이용하여 관찰하였다. 모사과정에서는 철근의 규격과 입자요소의 크기에 따른 해석시간을 고려하여 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥을 대상으로 제안된 폭원모델링 기법을 적용하여 해석을 실시하였다. 해석결과 나타난 저항선의 이동속도는 $17\~24\;m/s$로서 실험치 $14\~18\; m/s$를 약간 상회하고 있으나 제안된 폭원모델링 기법을 사용한다면 암석이나 기타 재료들에 대한 발파과정에서 나타는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.