• Tunnel and Underground Space
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• v.22 no.1
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• pp.12-21
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• 2012

Although the Mohr-Coulomb and Hoek-Brown failure criteria have been adopted widely in rock mechanics, they neglect the ${\sigma}_2$ effect. The result of true triaxial tests on rock samples, however, reveals that the ${\sigma}_2$ effect on strength of rocks is considerable, so that rock failure criteria taking into account the influence of ${\sigma}_2$ are necessary for the precise stability evaluation of rock structures. In this study, a new nonlinear 3-D failure criterion has been suggested by combining the Hoek-Brown criterion with the smooth octahedral shape function taken from Jiang & Pietruszczak (1988). The performance of the new criterion was assessed by comparing the strength predictions from both the suggested criterion and the corresponding linear 3-D criterion. The resulting fit of the new criterion to the true triaxial test data for six rock types taken from the literature shows that the criterion fits the experimental data very well. Furthermore, for the data sets having data taken in the low ${\sigma}_3$ range, the nonlinear failure criterion works better than the linear criterion.

• Tunnel and Underground Space
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• v.21 no.2
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• pp.93-102
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• 2011

In spite of being unable to take into the effect of intermediate principal stress, Mohr-Coulomb and Hoek-Brown criteria are very popular as rock failure criteria. The recent researches reveal that the influence of intermediate principal stress on the failure strength of rock is substantial, so that 3-D failure criteria in which the intermediate principal stress could be considered is necessary for the safe design of the important rock structures. In this study, the likely application of the 3-D failure criterion proposed by Jiang & Pietruszczak (1988) to the prediction of the true triaxial strength of rock materials is discussed. The failure condition is linear in the meridian plane of principal stress space and it is represented by the smooth surface contacting the corners of the Mohr-Coulomb surface. The performance of the Jiang & Pietruszczak's criterion is demonstrated by simulating the actual true triaxial tests on the rock samples of three different rock types.

• Tunnel and Underground Space
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• v.21 no.3
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• pp.174-180
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• 2011

An anisotropic version of Mohr-Coulomb failure criterion is proposed in order to provide a strength criterion for transversely isotropic rock. The concept of fabric tensor introduced by Pietruszczak & Mroz (2001) is employed to define the friction angle and cohesion as scalar functions of the fabric tensors. The anisotroy in these two strength parameters are calculated in association with the consideration of the relative rotation between the principal stress coordinate and the principal material triad. The critical plane on which the anisotropic function maximized is found by an optimization technique based on the Lagrange multiplier method. To demonstrate the performance of the anisotropic failure criterion, conventional triaxial tests on the samples having various inclinations of weakness plane are simulated and the resulting triaxial strength and dip angle of failure plane are discussed.

• Tunnel and Underground Space
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• v.7 no.2
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• pp.143-149
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• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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• 1995.03a
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• pp.67-81
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• 1995

암반 구조체를 해석하기 위해서는 파괴전의 응력-변형률 거동뿐만 아니라 파괴를 구성하는 삼차원 응력 상태를 알아야 한다. 암반의 파괴를 지배하는 조건을 결정하기 위해서는 일반적인 삼차원 파괴기준이 필요하다. 암반의 파괴를 이루는 응력상태를 파악하기 위해 많은 실험적 연구가 수행되었으며 특히 장비의 사용에 있어서 하중 메카니즘과 시료의 경계조건의 개선에 많은 연구가 진행되었다. 암반의 파괴조건을 설명하는 데에는 이러한 기본적인 기준들 이외에도 경험적인 기준들이 사용되어 왔다. Hoek 와 Brown 은 비등방성 재료의 강도에 대해 연구하였고 순수암(intact rock)의 강도에 대한 경험적인 기준을 제안하였다. (중략)

• Tunnel and Underground Space
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• v.25 no.3
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• pp.231-243
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• 2015

In this study, both in-situ stress measurements and a lot of laboratory rock tests were conducted at a metal mine in Jeongseon, Korea. The stress ratio obtained from in-situ stress measurements showed a tendency to decrease according to depth below surface and its average value was 1.10. The mechanical properties such as unit weight, absorption ratio, porosity, elastic wave velocity, uniaxial compressive strength, Young's modulus, Poisson's ratio, tensile strength, shore hardness, friction angle and cohesion were investigated for the four different rocks mainly distributed at a studied mine, which were dolomite, felsite, granite and magnetite. The mechanical properties of the four different rocks were compared by means of statistical analyses, whereupon the felsite and the granite turned out to have more strength characteristics than the magnetite. The correlation of mechanical properties was also investigated, whereupon a few results against the general correlation were found out. The failure criteria of the four different rocks were finally discussed by means of both Mohr-Coulomb criterion and Hoek-Brown criterion.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.277-284
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• 1996

암석의 파괴인성계수는 암석이 갖는 불균질성 및 비등방성에 의하여 시험조건에 따른 측정자료의 분산이 심하다. 즉, 시험편의 형태나 크기에 따른 변화가 심하여 기존의 선형탄성 파괴역학 이론의 적용에 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 자료의 분산을 최소화하기 위한 방법의 하나로 균열감응도를 적용한 해석을 제시하고 있다. 균열감응도란 파괴역학 실험 당시 시험편에 가해진 인공 균열의 감응도를 말하며 이는 3점 하중에 의한 파괴가 균열의 성장에 의한 파괴인지, 혹은 단순히 인장파괴에 의한 것인지를 판명함으로써 측정자료의 선택을 명확하게 하기 위한 방법의 하나로 적용될 수 있다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.17 no.2 s.67
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• pp.119-127
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• 2007

Based on the critical plane approach, a methodology far predicting the anisotropic strength ot transversely isotropic rock is Proposed. It is assumed that the rock failure is governed by Hoek-Brown failure criterion. In order to establish an anisotropic failure function, Mohr envelope equivalent to the original Hoek-Brown criterion is used and the strength parameters m, s are expressed as scalar functions of orientation. The conjugate gradient method, which is one of the robust optimization techniques, is applied to the failure function for searching the orientation giving the maximum value of the anisotropic function. While most of the existing anisotropic strength models can be applied only when the stress condition is the same as that of conventional triaxial compression test, the proposed model can be applied to the general 3-dimensional stress conditions. Through the simulation of triaxial compression tests for transversely isotropic rock sample, the validity of the proposed method is investigated by comparing the predicted triaxial strengths and inclinations of failure plane.

• Explosives and Blasting
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• v.37 no.1
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• pp.14-23
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• 2019

It has been an always issue for the blasting or the impact analysis to consider the strength characteristics of the rock materials associate with loading rate dependency. Due to the nature of transient loading, the dynamic rock test requires a careful technique to achieve the stress equilibrium state of the specimen. In this study, to investigate the relationship between the rock dynamic strength and the stress equilibrium state, a series of dynamic uniaxial compression tests for Pocheon granite were performed. As a result, the unbalanced stress state on the specimen can lead to the premature failure on the specimen and the less estimation of dynamic strength characteristic as well as the overestimation of strain rate. Consequently, a careful consideration of rock fracture process to achieve the dynamic force balance on the specimen should be required to make an reasonable evaluation of rock dynamic strength.