• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제7권6호
• /
• pp.67-73
• /
• 2006

본 연구에서는 하수관거의 기초나 뒷채움재로 많이 사용되고 있는 기존의 모래를 대체할 재료로써 석분의 적용가능성을 평가하기 위하여 석분재료에 대한 기본적인 물리적, 역학적인 특성실험을 실시하였다. 석분의 입도분포는 모래보다 더 좋은 상태를 나타내며, 다짐실험 결과도 모래보다 강도특성이 좋은 것으로 나타났다. 이러한 실험결과로부터 하수관거의 기초 및 뒷채움재로써 석분은 현장적용성이 우수한 것으로 평가되며, 이를 뒷받침하기 위하여 직접전단시험, 삼축압축시험을 실시하여 강도특성을 분석한 결과 모래의 경우와 유사한 경향을 나타내었다. 석분의 경우 일축압축강도 특성은 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 경향을 보이지만 6~7일 경과 후에는 거의 일정한 값을 보이는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 실험결과로부터 석분도 하수관거의 기초 및 뒷채움재로 충분히 활용할 수 있는 재료로 평가되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제26권2호
• /
• pp.68-86
• /
• 2016

암반 구조물의 안정성을 분석하기 위해서는 암반 내 존재하는 불연속면의 전단거동 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 특히 심부 지하에서의 암석 불연속면 마찰 거동 특성은 역학적, 수리적, 열적 및 화학적 조건과 각각의 조건들의 상호작용에 의해 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 다양한 열-수리-역학적 조건에서 불연속면의 전단 거동 특성을 파악하기 위해 매끈한 화강암 불연속면 시험편과 거칠기를 포함한 유사암석 불연속면 시험편을 대상으로 삼축압축장비를 이용한 전단실험을 수행하였다. Coulomb의 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과를 분석한 바 화강암 시험편의 경우 실험 조건의 변화에 따라 마찰 거동에 큰 변화를 보이지 않았으나 유사암석 시험편의 경우 응력 수준에 따라 변화를 보였다. 실험 조건의 변화에 따른 강성 및 팽창각의 변화를 분석한 결과 온도 및 수압 조건의 변화에 따라서 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.15-27
• /
• 2016

본 연구에서는 제주도 북동부 육해상, 남동부 해상 및 북서부 해상에서 채취한 현무암 암석에 대하여 삼축압축시험을 수행하였으며, 그 결과로부터 산정된 Hoek-Brown 파괴기준의 파라미터인 암석 계수 $m_i$의 특성을 살펴보았다. 그리고 Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 점착력 및 내부 마찰각과 Mohr-Coulomb 파괴기준으로부터 산정된 점착 력 및 내부 마찰각을 각각 비교 분석하였다. 그 결과 제주도 현무암 암석에 대한 Hoek-Brown 파괴기준의 암석 계수 $m_i$는 암석의 내부 마찰각과 밀접하게 연관되어 있었으며, 내부 마찰각이 증가함에 따라 급격하게 증가하였다. Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 점착력은 Mohr-Coulomb 파괴기준으로부터 산정된 점착력보다 평균적으로 약 24% 정도 과대하게 추정되고 있으며, Hoek-Brown 파괴기준으로부터 추정된 내부 마찰각은 Mohr-Coulomb 파괴기준의 내부 마찰각과 비슷한 값을 나타내고 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.227-236
• /
• 2003

본 연구는 국내의 대표적인 화강암 분포지역을 연구대상 지역으로 선정하여 풍화암층에 대하여 수행된 일련의 실내역학 및 원위치시험 결과로부터 풍화도에 따른 화강 풍화암의 강도 변형 특성을 규명하고 설계 단계에서 비교적 시행이 용이한 공내재하시험 결과로부터 풍화도에 따른 화강풍화암의 내부마찰각 및 점착력 등의 강도정수를 평가할 목적으로 수행되었다. 연구대상 지역의 화강 풍화암에 대한 흡수율 및 풍화내구성지수 시험결과를 분석한 결과 풍화 도를 나타내는데 비교적 신뢰성 있는 방법으로 평가되어 이를 근거로 대상 지역의 화강 풍화암을 3등급의 풍화도로 구분할 수 있는 풍화도 분류 방법을 제시하였으며, Mohr-Coulomb 파괴기준 및 공동확장이론을 이용한 해석적 방법을 토대로 공내재하시험 결과로부터 연구대상 지역 풍화암의 점착력, 내부마찰각 및 팽창각 등의 강도정수를 풍화도별로 평가하였다. 해석결과 풍화도가 증가할수록 강도정수는 지수적으로 감소하는 것으로 나타났는데 본 연구에서 규정한 풍화등급의 경계에서 감소폭이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 공내재하시험 결과로부터 추정된 강도정수를 풍화도와 관련하여 수행한 현장삼축압축시험 결과와 비교 분석하여 검증할 목적으로 연구 중에 있으며 현재까지 수행된 1종의 풍화도에 대하여 수행된 현장삼축압축시험 결과와 비교한 결과 두 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 나타나 공내재하시험 결과를 이용한 강도정수 추정법이 신뢰성이 있는 것으로 확인되었다.

• 지질공학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.573-586
• /
• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
• /
• pp.1025-1028
• /
• 2009

Earth and rock fill dam is our typical dam because of their inherent flexibility and adaptability to various fundation conditions. In order to secure structural safety, rockfill materials are used angular particles obtained by blasting parent rock or rounded particles collected from river beds. Concrete-faces rockfill dams(CFRD) and Concrete-faces gravelfill dams(CFGD) have become popular in the last 20 years as s result of their good performance and low cost compared with the rockfill dam. These Dams are also constructed by the materials. A key factor in the design of the dams is the deformations induced during construction and upon reservoir filling. These can be predicted using the stress-strain and strength properties can be adequately define. However the stress-strain properties of rockfill are difficult to determine because the properties are affected by such factors as particle grading, size and shape of particles, stress conditions, and particle crushing. In our study, testing of the behavior of the rockfill materials are essential prerequisites to the realistic analysis and design of the CFGD. This paper deals with laboratory testing of particle crushing among the study.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제30권5호
• /
• pp.401-411
• /
• 2022

To obtain the dynamic mechanical properties, fracture modes, energy and brittleness characteristics of Furong Baijiao coal rock, the dynamic impact compression tests under 0, 4, 8 and 12 MPa confining pressure were carried out using the split Hopkinson pressure bar. The results show that failure mode of coal rock in uniaxial state is axial splitting failure, while it is mainly compression-shear failure with tensile failure in triaxial state. With strain rate and confining pressure increasing, compressive strength and peak strain increase, average fragmentation increases and fractal dimension decreases. Based on energy dissipation theory, the dissipated energy density of coal rock increases gradually with growing confining pressure, but it has little correlation with strain rate. Considering progressive destruction process of coal rock, damage variable was defined as the ratio of dissipated energy density to total absorbed energy density. The maximum damage rate was obtained by deriving damage variable to reflect its maximum failure severity, then a brittleness index BD was established based on the maximum damage rate. BD value declined gradually as confining pressure and strain rate increase, indicating the decrease of brittleness and destruction degree. When confining pressure rises to 12 MPa, brittleness index and average fragmentation gradually stabilize, which shows confining pressure growing cannot cause continuous damage. Finally, integrating dynamic deformation and destruction process of coal rock and according to its final failure characteristics under different confining pressures, BD value is used to classify the brittleness into four grades.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권3호
• /
• pp.109-125
• /
• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제37권1호
• /
• pp.49-64
• /
• 2024

Rocks undergoing repeated loading and unloading over an extended period, such as due to earthquakes, human excavation, and blasting, may result in the gradual accumulation of stress and deformation within the rock mass, eventually reaching an unstable state. In this study, a CNN-CCM is proposed to address the mechanical behavior. The structure and hyperparameters of CNN-CCM include Conv2D layers × 5; Max pooling2D layers × 4; Dense layers × 4; learning rate=0.001; Epoch=50; Batch size=64; Dropout=0.5. Training and validation data for deep learning include 71 rock samples and 122,152 data points. The AI Rock Constitutive Model learned by CNN-CCM can predict strain values(ε₁) using Mass (M), Axial stress (σ₁), Density (ρ), Cyclic number (N), Confining pressure (σ₃), and Young's modulus (E). Five evaluation indicators R², MAPE, RMSE, MSE, and MAE yield respective values of 0.929, 16.44%, 0.954, 0.913, and 0.542, illustrating good predictive performance and generalization ability of model. Finally, interpreting the AI Rock Constitutive Model using the SHAP explaining method reveals that feature importance follows the order N > M > σ₁ > E > ρ > σ₃.Positive SHAP values indicate positive effects on predicting strain ε₁ for N, M, σ₁, and σ₃, while negative SHAP values have negative effects. For E, a positive value has a negative effect on predicting strain ε₁, consistent with the influence patterns of conventional physical rock constitutive equations. The present study offers a novel approach to the investigation of the mechanical constitutive model of rocks under cyclic loading and unloading conditions.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제7권5호
• /
• pp.569-587
• /
• 2014

Triaxial compression creep tests were performed on salt rock samples using cyclic confining pressure with a static axial pressure. The test results show that, up to a certain time, changes in the confining pressure have little influence on creep properties of salt rock, and the axial creep curve is smooth. After this point, the axial creep curve clearly fluctuates with the confining pressure, and is approximately a straight line both when the confining pressure decreases and when it increases within one cycle period. The slope of these lines differs: it is greater when the confining pressure decreases than when it increases. In accordance with rheology model theory, axial creep equations were deduced for Maxwell and Kelvin models under cyclic loading. These were combined to establish an axial creep equation for the Burgers model. We supposed that damage evolution follows an exponential law during creep process and replaced the apparent stress in creep equation for the Burgers model with the effective stress, the axial creep damage equation for the Burgers model was obtained. The model suitability was verified using creep test results for salt rock. The fitting curves are in excellent agreement with the test curves, so the proposed model can well reflect the creep behavior of salt rock under low-frequency cyclic loading. In particular, it reflects the fluctuations in creep deformation and creep rate as the confining pressure increasing and decreasing under different cycle periods.