Abstract
The influence of the plastic flow rules on the elasto-plastic behaviour of a discrete joint element was investigated by performing the numerical direct shear tests under both constant normal displacement and normal displacement conditions. The finite interface elements obeying Plesha’s joint constitutive law was used to allow the relative motion of the rock blocks on the joint surface. Realistic results were obtained in the tests adopting the non-associated flow rule, while the associated flow rule overestimated the joint dilation. To overcome the computational drawbacks coming from the non-symmetric element stiffness matrix in the conventional non-associated plasticity, the symmetric formulation of the tangential stiffness matrix for a non-associated joint element was proposed. The symmetric elasto-plastic matrix it derived by assuming an imaginary equivalent joint with associated flow rule which shows the same plastic response as that of original Joint with non-associated flow rule. The validity of the formulation was confirmed through the numerical direct shear tests under constant normal stress condition.
절리면의 전단거동에서 나타나는 응력 및 변위의 비선형 특성을 탄소성해석에 의해 모사하는 경우 소성유동법칙이 해석결과에 미치는 영향을 검토하였다. Plesha의 절리구성모델을 적용하여 일정수직응력조건과 일정수직변위조건에서 수치직접전단시험을 실시하였다. 연상유동법칙을 적용하면 과도한 수직팽창이 예측되는 반면에 비연상유동법칙을 적용한 해석은 실제 절리거동을 잘 모사하고 있음을 보였다. 비연상유동법칙의 적용으로 강성행렬이 비대칭이 피는 단점을 보완하기 위해 비연상유동법칙을 적용하는 경우라도 요소의 접선강성행렬을 대칭화시키는 수치해석 기법이 제안되었다. 본래의 절리면과 동일한 소성변형을 일으키지만 연상유동법칙을 따르는 등가의 절리면을 가정함으로써 대칭인 탄소성행렬을 유도하였다. 일정수직음력조건에서 수티 직접전단시험을 실시하여 제안된 강성행렬 대칭화 기법의 유효성을 검증하였다.