Abstract
In this study the split ring (SR) test was investigated for its applicability to the measurement of the tensile strength of rock specimen of NX size. The concept of the SR test is the same as the half ring (HR) test (Choi et al., 2019) except that the expected fracture plane is perpendicular to the loading direction. Because of this perpendicularity, however, it was believed that the SR test could be more accurate than the HR test. Like the HR specimen, the SR specimen is a curved prismatic bar with a uniform section. Appealing to a basic bending theory in strength of materials, the tensile strength for the special bar can be calculated analytically. Numerical simulations using LS-DYNA revealed, as expected, that the strength errors were 1% and 5% for the tensional and compressional SR tests, respectively, which were much lower than that (12%) of the HR test. To identify the performance of the two SR tests, laboratory experiments were conducted. The HR and Brazilian tests were also performed for comparison. The experiments showed that the ratios of the tensional and compressional SR to Brazilian strengths were 1.2~1.4 and 1.1~1.2, respectively, which are too small compared to empirical values in ordinary bend tests. Consequently, it is concluded that the SR test is not appropriate for use in tensile strength test of rock specimen of NX size. But the ratio of the HR to Brazilian strengths was within 1.7~2.0 for both the previous and present studies, showing a good consistency in their test results.
본 연구에서는 암석의 인장강도를 측정하는 데 터진고리(split ring; SR) 형태의 시편(NX 코어)을 이용하는 굽힘시험법의 적용성을 검토하였다. SR 시험법은 반고리(half ring; HR) 형태의 시편을 이용하는 HR 시험법(Choi et al., 2019)과 개념적으로는 동일하지만 파괴면이 하중방향과 직교하는 특징이 있다. 이 직교성 때문에 SR 시험법은 HR 시험법보다 더 높은 정확성을 발휘할 수 있을 것으로 예상되었다. HR 시편과 마찬가지로 SR 시편은 균일단면을 가진 굽은 각봉이다. 이 특수한 각봉의 이론적 인장강도는 재료강도학의 굽힘이론으로부터 계산할 수 있다. 일련의 LS-DYNA 수치해석을 수행한 결과, 예상대로 인장형 및 압축형 SR 시험법의 강도오차는 1% 및 5%로서 HR 시험법의 오차(12%)에 비해 매우 낮게 나타났다. 두 SR 시험법의 성능을 확인하기 위하여 실내실험을 실시하였다. 비교를 위하여 HR 시험과 Brazilian 시험도 함께 수행하였다. 실험 결과, Brazilian 강도에 대한 인장형 및 압축형 SR 시험의 강도비는 각각 1.2~1.4 및 1.1~1.2로 나타났는데, 이는 통상적인 굽힘시험의 경험치에 비해 너무 작은 수치였다. 결과적으로 SR 시험은 NX 코어로 성형한 암석시편에 대해서는 실용성이 없는 것으로 판단하였다. 반면, HR 시험의 강도비는 선행연구와 본 연구를 통해 1.7~2.0의 범위에 속하여 높은 일관성을 보였다.
