• 제목/요약/키워드: triaxial stress

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시추공벽 파쇄 모의 시험 및 현장 응력과의 관계 연구 (Experimental Simulations of Borehole Breakouts and Their Relationship to In Situ Stress Magnitudes)

  • 송인선
    • 지질공학
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    • 제10권3호
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    • pp.225-236
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    • 2000
  • 웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

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Mohr-Coulomb 파괴곡면에 근사하는 암석의 3차원 파괴조건식 고찰 (Study on a 3-Dimensional Rock Failure Criterion Approximating to Mohr-Coulomb Surface)

  • 이연규
    • 터널과지하공간
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    • 제21권2호
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    • pp.93-102
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    • 2011
  • 암석의 파괴조건식으로 Mohr-Coulomb 및 Hoek-Brown 함수가 널리 이용되고 있으나 이들 함수는 중간주 응력을 고려할 수 없다는 단점이 있다. 최근의 연구결과에 의하면 암석의 파괴강도는 중간주응력의 크기에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 주요 암반구조물의 안전설계를 위해서는 중간주응력이 고려된 3차원 암석파괴조건식이 도입될 필요성이 있다. 이 연구에서는 주응력좌표계의 자오면에서 선형으로 나타나며 또한 Mohr-Coulomb 파괴곡면의 모서리에 부드럽게 접하는 3차원 파괴함수인 Jiang & Pietruszczak(1988) 함수가 암석의 진삼축압축강도 예측에 활용될 수 있는 가능성에 대하여 논의하였다. Jiang & Pietruszczak 함수를 이용하여 실제 진삼축압축시험 결과를 모사함으로써 이 함수의 성능을 평가하였다.

An elastoplastic bounding surface model for the cyclic undrained behaviour of saturated soft clays

  • Cheng, Xinglei;Wang, Jianhua
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제11권3호
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    • pp.325-343
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    • 2016
  • A total stress-based bounding surface model is developed to predict the undrained behaviour of saturated soft clays under cyclic loads based on the anisotropic hardening modulus field and bounding-surface theories. A new hardening rule is developed based on a new interpolation function of the hardening modulus that has simple mathematic expression and fewer model parameters. The evolution of hardening modulus field is described in the deviatoric stress space. It is assumed that the stress reverse points are the mapping centre points and the mapping centre moves with the variation of loading and unloading paths to describe the cyclic stress-strain hysteresis curve. In addition, by introducing a model parameter that reflects the accumulation rate and level of shear strain to the interpolation function, the cyclic shakedown and failure behaviour of soil elements with different combinations of initial and cyclic stresses can be captured. The methods to determine the model parameters using cyclic triaxial compression tests are also studied. Finally, the cyclic triaxial extension and torsional shear tests are performed. By comparing the predictions with the test results, the model can be used to describe undrained cyclic stress-strain responses of elements with different stress states for the tested clays.

Effects of silt contents on the static and dynamic properties of sand-silt mixtures

  • Hsiao, Darn H.;Phan, Vu T.A.
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제7권3호
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    • pp.297-316
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    • 2014
  • This paper presents a detailed study focused on investigating the effects of silt content on the static and dynamic properties of sand-silt mixtures. Specimens with a low-plastic silt content of 0, 15, 30 and 50% by weight were tested in static triaxial, cyclic triaxial, and resonant columns in addition to consolidation tests to determine such parameters as compression index, internal friction angle, cohesion, cyclic stress ratio, maximum shear modulus, normalized shear modulus and damping ratio. The test procedures were performed on specimens of three cases: constant void ratio index, e = 0.582; same peak deviator stress of 290 kPa; and constant relative density, $D_r$ = 30%. The test results obtained for both the constant-void-ratio-index and constant-relative-density specimens showed that as silt content increased, the internal friction angle, cyclic stress ratio and maximum shear modulus decreased, but cohesion increased. In testing of the same deviator stress specimens, both cohesion and internal friction angle were insignificantly altered with the increase in silt content. In addition, as silt content increased, the maximum shear modulus increased. The cyclic stress ratio first decreased as silt content increased to reach the threshold silt content and increased thereafter with further increases in silt content. Furthermore, the damping ratio was investigated based on different silt contents in three types of specimens.

삼축압축시험을 통한 응력이력에 따른 전단거동의 변화 (Effect of the stress history on the shear behavior using a Triaxial compression test)

  • 김승한;최성근;이문주;이우진
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.888-895
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    • 2006
  • In this study, anisotropically consolidated undrained shear(CAU) test was performed to examine the variation of the shear strength according to the stress history. The specimen having 30% relative density was homogeniously prepared, and 200KPa of back pressure was applied to increase the B value more than 0.95. To make NC specimens, the vertical stress was applied on the specimen by 100KPa, 200KPa and 400KPa, and to make OC specimens, the vertical stress was applied upto 400KPa and was reduced to 200KPa and 100KPa resulting in OCR 2 and 4 respectively. The test result indicates the shear strength for the OC specimens are slightly higher then that of the NC specimens at the same confining pressure. The elastic modulus varies according to the confining stress and considerably affected by preconsolidation stress.

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평면이방성 Mohr-Coulomb 암석 강도의 중간주응력 의존성 (Intermediate Principal Stress Dependency in Strength of Transversely Isotropic Mohr-Coulomb Rock)

  • 이연규
    • 터널과지하공간
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    • 제23권5호
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    • pp.383-391
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    • 2013
  • 1960년대 후반 이래로 수행된 여러 진삼축압축시험 결과에 의하면 암석의 파괴강도는 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받는 것으로 나타나고 있다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 지금까지 중간주응력이 파괴에 미치는 영향을 고려할 수 있는 다양한 3차원 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 문헌에 보고된 대부분의 3차원 파괴기준식들은 암석의 진삼축압축 강도를 현상학적으로 재현하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 관련된 강도정수들의 역학적 의미가 명확하지 않다. 이 연구에서는 암석강도의 중간주응력 의존성이 암석 내에 포함된 연약면들의 공간적 분포특성과 관련성이 있다는 가능성을 확인하기 위해 평면이방성 암석모델을 대상으로 수치 진삼축압축시험을 수행하였다. 미소구조텐서 개념을 활용하여 이방성 Mohr-Coulomb 파괴기준식을 개발하였으며 이를 강도기준식으로 활용하고 임계면법을 적용하여 평면이방성 암석의 파괴강도 및 파괴면 방향의 중간주응력 의존성을 분석하였다. 분석결과는 암석에 포함된 미시적 연약면들의 주응력 방향에 대한 방향성이 암석강도의 중간주응력 의존성과 밀접한 관련성이 있음을 암시해준다.

풍동용 3 축 로드셀의 구조최적설계 (Optimum Structural Design of a Triaxial Load Cell for Wind Tunnel Test)

  • 이재훈;송창곤;박성훈
    • 한국정밀공학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.226-232
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    • 2011
  • In this study, an optimized design of a triaxial load cell has been developed by the use of finite element analysis, design of experiment and response surface method. The developed optimal design was further validated by both stress-strain analysis and natural vibration analysis under an applied load of 30 kgf. When vertical, horizontal, and axial loads of 30 kgf were applied to the load cell with the optimal design, the calculated strains were satisfied with the required strain range of $500{\times}10^{-6}{\pm}10%$. The natural vibration analysis exhibited that the fundamental natural frequency of the optimally designed load cell was 5.56 kHz and higher enough than a maximum frequency of 0.17 kHz which can be applied to the load cell for wind-tunnel tests. The satisfactory sensitivity in all triaxial directions also suggests that the currently proposed design of the triaxial load cell enables accurate measurements of the multi-axial forces in wind-tunnel tests.

실지진하중을 이용한 중진지역에서의 액상화 저항강도에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Liquefaction Resistance Strength Using Real Earthquake Loadings Considering Seismic Magnitude in Moderate Earthquake Region)

  • 김수일;최재순;박성용;박근보;심재욱
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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    • pp.569-576
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    • 2003
  • Based on the equivalent uniform stress concept Presented by Seed and Idriss, sinusoidal cyclic loads which simplified earthquake loads have been applied in evaluating the liquefaction resistance strength experimentally. However, the liquefaction resistance strength of soil based on the equivalent uniform stress concept can not exactly reflect the dynamic characteristics of the irregular earthquake motion. The liquefaction assessment method which was invented by using the equivalent uniform stress concept is suitable for the severe earthquake region such as Japan or USA, so the proper method to Korea is needed. In this study, estimation of the resistance to liquefaction was conducted by applying real earthquake loading to the cyclic triaxial test. From the test results, the characteristics of the fine sand under moderate earthquake were analyzed and compared with the results under strong earthquakes. Typically real earthquake loads used in this study are divided into two types - impact type and vibration type. Furthermore, results of the liquefaction resistance strength based on the equivalent uniform stress concept and tile concept using real earthquake loading were compared.

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사질토의 체적팽창을 고려한 비등방경화 구성모델 : I. 정식화 (An Anisotropic Hardening Constitutive Model for Dilatancy of Cohesionless Soils : I. Formulation)

  • 오세붕;박현일;권오균
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.75-83
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    • 2004
  • 본 논문에서는 사질토의 취성적 응력-변형률 관계와 전단시 체적팽창을 고려할 수 있는 구성모델에 대한 연구를 수행하였다. 제안된 모델은 일반등방경화규칙에 의거한 비등방 경화규칙을 적용하였으며, 항복면의 형태는 응력공간에서 원통형으로 나타나는 단순한 형태로 실용적으로 적용하기 편리하도록 하였다. 또한 유동규칙을 단순화하여 구체적인 팽창률 함수를 이용하여 정의하였다. 또한 가상적인 첨두응력비를 정의하여 취성적 응력-변형률 관계를 모델링하는 것이 가능하였다. 이러한 구성모델은 수학적 정식화를 한 후 실험자료와 비교하도록 프로그램을 구현하였다. 동반논문에서는 삼축실험결과와 비교하여 검증할 것이다.

A failure criterion for RC members under triaxial compression

  • Koksal, Hansan Orhun
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제24권2호
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    • pp.137-154
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    • 2006
  • The reliable pushover analysis of RC structures requires a realistic prediction of moment-curvature relations, which can be obtained by utilizing proper constitutive models for the stress-strain relationships of laterally confined concrete members. Theoretical approach of Mander is still a single stress-strain model, which employs a multiaxial failure surface for the determination of the ultimate strength of confined concrete. Alternatively, this paper introduces a simple and practical failure criterion for confined concrete with emphasis on introduction of significant modifications into the two-parameter Drucker-Prager model. The new criterion is only applicable to triaxial compression stress state which is exactly the case in the RC columns. Unlike many existing multi-parameter criteria proposed for the concrete fracture, the model needs only the compressive strength of concrete as an independent parameter and also implies for the influence of the Lode angle on the material strength. Adopting Saenz equation for stress-strain plots, satisfactory agreement between the measured and predicted results for the available experimental test data of confined normal and high strength concrete specimens is obtained. Moreover, it is found that further work involving the confinement pressure is still encouraging since the confinement model of Mander overestimates the ultimate strength of some RC columns.