• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.293-308
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• 2012

암반 절리면과 같이 입자와 연속체 평면의 접촉면에서의 전단거동은 전체 구조물의 거동을 지배할 수 있다. 암반설계의 효율을 높이기 위해서는 입자와 연속체 평면의 접촉면 전단거동 메커니즘에 대한 기초적인 이해와 접촉면 전단강도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 연속체 평면의 표면 거칠기의 영향을 알아보기 위하여 개별요소법 수치해석 프로그램인 $PFC^{2D}$를 사용하였다. 이 때 표면 거칠기는 매끄러운 평면, 중간 거칠기 평면, 거친 평면의 세 가지로 구분하였다. 접촉면 전단시험에서 입자 형상 및 입자 파쇄의 영향을 연구하기 위하여 one ball 모델과 clump 및 cluster 모델을 형성하여 상대적으로 비교 분석하였다. 이 때 입자의 형상은 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형으로 모델링하였다. 수치해석 결과, 표면 거칠기가 클수록 접촉면 전단강도 및 마찰각이 크게 나타났으며, 또한 간극률이 크게 증가하였다. 표면이 매끄러운 one ball 모델보다 작은 입자들의 결합으로 이루어져 표면이 굴곡진 모델, 즉 clump 모델의 접촉면 전단강도 및 마찰각이 크게 나타났다. 입자의 결합이 파괴되는 모델, 즉 cluster 모델의 접촉면 전단 강도 및 마찰각이 같은 형상의 clump 모델보다 작게 나타났으며, 파괴포락선은 비선형으로 나타났다. 이러한 결과로부터 연속체 평면의 거칠기 및 입자의 형상이 입자와 평면의 접촉면 전단거동 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2011년도 추계 총회 및 창립 30주년 기념 심포지엄
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• pp.3-21
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• 2011

Laboratory experiments and numerical simulations using Particle Flow Code (PFC2D) were performed to study the effects of joint separation and joint overlapping on the full failure behavior of rock bridges under direct shear loading. Through numerical direct shear tests, the failure process is visually observed and the failure patterns are achieved with reasonable conformity with the experimental results. The simulation results clearly showed that cracks developed during the test were predominantly tension cracks. It was deduced that the failure pattern was mostly influenced by both of the joint separation and joint overlapping while the shear strength is closely related to the failure pattern and its failure mechanism. The studies revealed that shear strength of rock bridges are increased with increasing in the joint separation. Also, it was observed that for a fixed cross sectional area of rock bridges, shear strength of overlapped joints are less than the shear strength of non-overlapped joints.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.54-68
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• 2004

본 연구에서는 경제성장기에 고층 구조물 시공에서 널리 사용된 철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete) 구조물을 대상으로 발파해체 축소모형실험을 수행하고 전산실험결과와 이를 비교하였다. 발파해체 공법으로는 파괴거동을 비교적 쉽게 확인할 수 있는 점진붕괴공법을 적용하였으며, 축소모형실험은Hobbs(1969)에 의한 축소율의 개념에 따라 차원해석을 실시하여 축소된 강도특성을 계산하였다. 사용재료로는 석고, 모래, 물의 혼합액을 콘크리트 대용으로 사용하였다. 모래와 석고의 중량 비를 다양하게 변화시키면서 이에 따른 강도의 변화를 측정하고 최적의 강도 값을 갖는 배합 비를 결정하였다. 또한 연성을 가지고 있으며 축소강도로 비교할 때 철근과 유사한 특성을 지니는 땜용 납선을 철근대용 재료로 사용하였다. 수치해석 프로그램으로는 요소의 파괴거동을 육안으로 확인할 수 있는 개별 요소법(DEM Distinct Element Method)에 의해 수행되는 상용코드인 PFC2D(Particle Flow Code 2-Dimension)을 사용하였다. 모형의 제작은 실내에서 미리 양생된 부재들을 현장으로 옮겨 연결부만을 타설하여 일체화시키는 방법으로 이루어졌다. 먼저 3차원 무근 콘크리트 라멘 구조의 모형을 설계하고 그 축소 모형을 발파해체하여 그 거동을 촬영하였다. 이를 수치적인 해석과 비교하는 과정을 통해 2차원 해석이라는 한계성은 존재하지만 대체로 유사한 형태의 거동을 보임을 알 수 있었다. 사전해석의 경험과 RC 보의 실내 굴곡 실험결과를 근거로 하여 RC 구조모형의 발파해체 사전해석을 실시하였다. 시차는 200㎳로 하여 점진적으로 붕괴되도록 설계하였다. 모형실험과는 달리 2차원 해석이라는 한계에도 불구하고 900㎳까지 매우 유사한 거동을 보이며 붕괴되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.591-604
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• 2009

This paper presents some important issues in modeling rock behaviour around an underground opening at depth which characterized as stress-induced fractural failure of rock. Unlike other conventional modeling approaches, stress-induced rock failure is highly complex process due to its own heterogeneous and discrete natures. Because of this complexity, many researchers has been struggled to mimic such processes as close as possible to reality with various approaches in both analytical, and numerical approaches for past few decades. Such approaches which are based on continuum mechanics, analytical fracture mechanics, and DEM(Discrete Element Method) were explored in this paper, and fundamental shortcomings for each approaches were illustrated here. In addition, DEM approach using $PFC^{2D}$(Particle Flow Code) was also implemented and illuminated in this paper and discuss the improvement and considerations for the future research.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.54-65
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• 2013

선형절삭시험(Linear Cutting Machine)은 TBM(Tunnel Boring Machine)에서의 디스크 커터 설계와 굴진성능 예측을 위한 가장 신뢰성 있는 시험 중의 하나로서, 실대형 암석시료를 대상으로 실제의 커터 하중을 예측할 수 있는 장점을 갖고 있지만, 시료의 채취 및 운반이 용이하지 않고, 1회 시험에 많은 비용이 소요되는 단점을 갖고 있다. 최근 선형절삭시험이 갖는 이러한 경제적 시간적 제약점들을 극복할 수 있는 현실성 있는 수치모델의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 3차원 입자결합모델을 이용하여 디스크 커터의 절삭에 의한 부산 응회암의 파쇄양상과 최적 커터간격을 도출하였다. 본 해석에서 분석된 비에너지는 $14.3MJ/m^3$ 일 때 최소값을 나타냈다. 이때의 최적의 s/p 비는 약 16 으로 분석되었으며, 부산응회암의 선형절삭시험 및 유한요소법에 의한 수치해석 연구결과와 유사한 경향을 나타냈다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권1호
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• pp.97-108
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• 2020

The time-consuming and less objectivity are the main problems of conventional micromechanical parameters calibration method of Particle Flow Code simulations. Thus this study aims to address these two limitation of the conventional "trial-and-error" method. A new calibration method for the linear parallel bond model (CM-LPBM) is proposed. First, numerical simulations are conducted based on the results of the uniaxial compression tests on limestone. The macroscopic response of the numerical model agrees well with the results of the uniaxial compression tests. To reduce the number of the independent micromechanical parameters, numerical simulations are then carried out. Based on the results of the orthogonal experiments and the multi-factor variance analysis, main micromechanical parameters affecting the macro parameters of rocks are proposed. The macro-micro parameter functions are ultimately established using multiple linear regression, and the iteration correction formulas of the micromechanical parameters are obtained. To further verify the validity of the proposed method, a case study is carried out. The error between the macro mechanical response and the numerical results is less than 5%. Hence the calibration method, i.e., the CM-LPBM, is reliable for obtaining the micromechanical parameters quickly and accurately, providing reference for the calibration of micromechanical parameters.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.751-758
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• 2005

In this study, the Discrete Element Code was applied to the analysis of falling rock blocks. The simulation was performed using the PFC2D computer code. Falling rock blocks should be applied as additional force to each others. The force affect the motion of falling rock blocks. This was used to find out the behavior of each blocks. This study revealed that the DEM can successfully capture the behavior of falling rock blocks.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권5호
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• pp.461-476
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• 2022

Research studies on the scale effect on triaxial strength of intact rocks are scarce, being more common those in uniaxial strength. In this paper, the authors present and briefly interpret the peak and residual strength trends on a series of triaxial tests on different size specimens (30 mm to 84 mm diameter) of an intact granitic rock at confinements ranging from 0 to 15 MPa. Peak strength tends to grow from smaller to standard-size samples (54 mm) and then diminishes for larger values at low confinement. However, a slight change in strength is observed at higher confinements. Residual strength is observed to be much less size-dependent. Additionally, this study introduces preliminary modelling approaches of these laboratory observations with the help of three-dimensional particle flow code (PFC3D) simulations based on bonded particle models (BPM). Based on previous studies, two modelling approaches have been followed. In the first one, the maximum and minimum particle diameter (D_max and D_min) are kept constant irrespective of the sample size, whereas in the second one, the resolution (number of particles within the sample or ϕ_v) was kept constant. Neither of these approaches properly represent the observations in actual laboratory tests, even if both of them show some interesting capabilities reported in this document. Eventually, some suggestions are provided to proceed towards improving modelling approaches to represent observed scale effects.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.321-336
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• 2012

암반 절리면과 같이 입자와 연속체 평면의 접촉면에서의 전단거동은 전체 구조물의 거동을 지배할 수 있다. 암반설계의 효율을 높이기 위해서는 입자와 연속체 평면의 접촉면 전단거동 메커니즘에 대한 기초적인 이해와 접촉면 전단강도를 정확하게 산정하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 연속체 평면의 표면 파쇄가 미치는 영향을 알아보기 위하여 개별요소법 수치해석 프로그램인 $PFC^{2D}$를 사용하였다. 표면 거칠기는 매끄러운 평면, 중간 거칠기 평면, 거친 평면의 세 가지로 구분하였다. 입자의 형상은 원형의 one ball 모델과 삼각형 형상의 3 ball 모델로 구성하였다. 평면은 파쇄가 불가능한 경계요소 연속체 모델과 파쇄가 가능한 입자요소 연속체 모델로 각각 구성하였다. 수치해석 결과, 입자요소 모델의 결합강도가 작을수록 파쇄가 빨리 발생하여 큰 결합강도를 가진 연속체 모델보다 작은 접촉면 전단강도를 보였다. 돌출부의 파쇄가 발생한 후, 접촉면 전단강도는 수렴하는 경향을 보이며, 결합강도가 클수록 돌출부의 파쇄가 적게 발생하였다. 또한 경계요소 연속체 모델이 입자요소 연속체 모델보다 큰 접촉면 마찰각을 나타냈고, 모든 입자 모델에서 연속체의 표면 거칠기가 거칠수록 큰 접촉면 마찰각이 나타났다. 이러한 결과로부터 연속체 평면의 거칠기 및 평면 파쇄가 입자와 평면의 접촉면 전단거동 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

• 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.