Abstract
This study has the assumption that scale effects in rock mass properties are atrributed to the discontinuous and inhomogeneous nature of rock masses. In order to escape the general equivalent material approach applied to the concept of representative volume element, this study presents the new method considering irregular i oink geometry and arbitrary numbers of i oink and arbitrary joint orientations. Based on the theoretical approach, this theory is applied to a real engineering project. Showing the property variations with size of rock mass element, various numerical experiments about scale effect are conducted. Particularly, to prove the adequacy of the verification process in scale effect with nomerical method, and to investigate the detailed source of scale effect, 4 models with increas ins number of joints are tested. On the basis of the experimental results, the test results of scale effects in 3-D rock mass are presented. From these experiments the effects of the mechanical properties of rock joints on the scale effects in rock mass strength and elastic constants are discussed. To verify the mechanism of scale effects in jointed rock mass, two models with different j oink geometries are studied.
본 논문은 절리 암반물성의 크기효과가 암반의 불균질성 및 불연속성에 기인한다고 가정하였다. 이를 위해 대표체적요소의 개념이 적용되는 일반적인 등가물성이론을 탈피하여 불규칙적인 절리기하와 임의의 절리수 및 임의의 절리 방향성을 고려할 수 있는 등가물성이론에 대해서 연구하였다. 이론적인 연구를 바탕으로 이 이론을 실제 문제에 적용한 결과 암반요소의 크기에 따라 달라지는 물성 변화를 관찰하고, 크기효과에 관한 여러 가지 연구를 수행하였다. 특히, 수치해석적인 방법으로 크기효과를 증명하는 과정의 타당성을 입증하고 크기효과의 구체적인 원인을 알아보기 위해서 4개의 모델에 대해서 전산실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 증명된 내용을 토대로 실제 3차원 구조물을 대상으로 크기효과 실험을 수행하였다. 이 실험 과정 중 절리의 여러 역학적인 성질들이 암반강도 및 탄성계수의 크기효과에 미치는 영향을 관찰해 보았다. 또 크기효과가 특정 절리구조에서 발생되는 것이 아니고 절리를 포함하는 모든 경우에서 발생됨을 증명하기 위해 절리 구조가 다른 두 모델을 대상으로 크기효과 실험을 수행하였다.
