• 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.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.12-21
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• 2012

암석의 파괴조건식으로 널리 이용되고 있는 Mohr-Coulomb식과 Hoek-Brown식은 중간주응력을 고려하지 못한다. 그러나 암석의 진삼축압축시험 결과에 의하면 암석의 강도는 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받는 것으로 알려지고 있다. 따라서 암반구조물의 정밀한 안정성 평가를 위해서는 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 파괴조건식이 필요하다. 이 연구에서는 Jiang & Pietruszczak(1988)이 제안한 팔면체면 단면 형상함수를 이용하여 Hoek-Brown 파괴조건식에 근사하는 새로운 3차원 비선형 암석파괴조건식을 제안하였다. 대응되는 선형파괴조건식의 강도예측 결과와 비교검토를 통해 제안한 파괴조건식의 강도예측 성능을 평가하였다. 제안한 파괴조건식을 문헌에 보고된 6개 암종의 진삼축압축시험 결과에 적합시킨 결과 매우 우수한 적합성을 얻었다. 특히, 구속압이 낮은 영역의 진삼축압축강도를 포함한 자료에 대해서는 선형 파괴조건식에 비해 뛰어난 적합성을 보였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.99-107
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• 1988

과압밀점토(過壓密粘土)에 대한 일련의 입방형삼축시험(立方型三軸試驗)이 실시되었다. 삼축시험(三軸試驗)은 세 주응력(主應力)을 서로 독립적으로 제어시킬 수 있는 입방체형삼축시험기(立方體型三軸試驗機)를 사용하여 실시되었다. 점토공시체(粘土供試體)로는 현장(現場)에서 직접 채취된 자연시료(自然試料)를 삼축(三軸) chamber 내(內)에서 과압밀비(過壓密比)가 5가 되게 만든 입방체형공시체(立方體型供試體)가 사용되었으며 본연구결과(本硏究結果), 중간주응력(中間主應力)은 과압밀점토(過壓密粘土)의 응력변형률(應力變形率), 비배수강도(非排水强度), 유효강도(有效强度), 유효내부마찰각(有效內部摩擦角) 및 간극압(間隙壓)에 큰 영향을 미치고 있음이 구명(究明)되었다. 중간주응력(中間主應力)이 최소주응력(最小主應力)과 같지 않은 경우의 과압밀점토파괴강도(過壓密粘土破壞强度)는 Mohr-Coulomb 파괴규준(破壞規準)에 의하여 과소평가(過小評價)되나 Lade규준(規準)에 의하여는 대단히 양호하게 산정된다. 또한 과압밀점토(過壓密粘土)의 비배수강도(非排水强度)는 Tresca규준(規準)에 일치하지 않는다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.219-227
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• 2013

Mohr-Coulomb 파괴조건식은 암반구조물의 설계에 활발히 이용되고 있지만 암석의 비선형 강도특성과 중간주응력이 강도에 미치는 영향을 고려할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 Hoek-Brown 파괴조건식이 제안되었으며 최근 중간주응력의 영향을 고려할 수 있는 여러 3-D 파괴조건식들이 제안되고 있다. 그러나 아직까지도 많은 암반공학적 설계과정에서 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 이용하여 암반의 파괴 가능성이 평가되고 있고 대부분의 현장 기술자들도 내부마찰각과 점착력으로 암반의 강도특성을 이해하는데 익숙하다. 그러므로 Mohr-Coulomb 파괴조건식에 비해 개선된 비선형 혹은 3-D 파괴조건식의 접선마찰각 및 접선점착력이 구해지면 기존의 Mohr-Coulomb 파괴조건식을 활용하는 틀 안에서 개선된 파괴조건식들의 장점을 이용하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 접선마찰각과 접선점착력을 응력불변량으로 표시하는 방법을 제시하고 이를 일반화된 Hoek-Brown 파괴조건식과 Hoek-Brown 파괴조건식을 3-D로 확장시킨 HB-WW 파괴조건식에 적용하였다. 또한 파괴조건식의 중간주응력 의존성을 3차원 주응력 공간에서 기하학적으로 해석하는 새로운 접근법을 제안하였다. 제안된 방법의 실행 사례를 통해 HB-WW 파괴함수의 접선마찰각과 접선점착력은 2-D 파괴함수의 경우와 달리 중간주응력의 크기에 상당한 영향을 받음을 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권3호
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• pp.5-16
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• 1996

실리카질 모래에 대한 많은 시험결과로부터 삼축압축시첩과 평면변형시험간의 강도관계를 밀도와 파괴시 유효평균주응력의 함수로 표현하였다. 또한 파괴시 평균주응력과 축차응력간의 응력비가 내부마찰각의 함수로 잘 규정되었으며 그 비는 내부마찰각의 증가에 따라 감소하였다. 또한 중간주응력을 최대주응력과 최소주응력으로써 표현하였으며 이론적인 파괴면의 각도와 평면변형시험에서 관찰된 파괴면의 각도가 비교적 잘 일치함이 확인되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권4호
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• pp.83-92
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• 1993

세 주응력을 서로 독립적으로 조절할 수 있는 입방체형삼축시험기를 이용하여 모래에 대한 일련의 배수삼축시험이 실시되었다. 실험결과 모래의 응력 -변형률거동과 강도는 중간주응력의 크기에 따라 각기 다른 특성을 보이는 것으로 나타났다. 우선 최소주응력이 일정한 상태에서 중간 주응력이 증가함에 따라 파괴시의 축변형률 e1은 감소하는 경향이 있으며 체적팽창현상은 증가 하는 것으로 나타나고 있다. 그리고 내부마찰각은 축차응력비 b가 증가함에 따라 증가하다 b가 1 부근에 접근하면서 약간 감소하는 경향을 보이고 있다. 한편 Mohrfoulomb규준은 모래의 파괴 강도를 과소산정하는 경향을 보이고 있으나 Lade의 파괴규준은 시험치와 좋은 일치를 보이고 있다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권3호
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• pp.65-76
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• 1990

압축성 모래의 3차원 전단강도 특성을 밝히기 위하여 육면체 시료로 성형하여 세 주응력을 각기 독립 적으로 조절하여 일련의 압밀배수 및 압밀비배수시험을 실시하였다. 그 결과 중간주응력은 파괴강도에 큰 영향을 미치고 있으며 파괴규준은 유효응력 해석을 할 경우 중간주덕력의 영향을 받고있다. 측정된 유효내부마찰각은 중간주응력의 상대적 크기를 나타내는 계수 b(=(o2-o3)/(o1-o3)값이 0인 삼축압축상태에서 최소치가 되고 점진적으로 b값의 증가와 더불어 담가하며 배수, 비배수시험 결과를 동-정팔면체면에 투영하여 얻은 응력으로 조정된 유효내부마찰각은 같은 b값에서 서로 일치하고 있다. 비배수시험에 있어서 전응력으로 해석한 결과는 Tresca의 파괴규준과 잘 일치하고 있다. 정팔면체면에 유효응력으로 표시된 파양면은 배수, 비배수시험결과가 같은 값을 가지고 Lade의 파양규준에 근접함을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.153-166
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• 1991

모래(표준사(標準砂))의 응력(應力)-변형거동(變形擧動)에 관계되는 중간주응력(中間主應力)의 영향을 조사(調査)하기 위하여 삼주응력제어시험(三主應力制御試驗)을 응력경로(應力經路) 별(別)로 실시(實施)하였다. 시험과정(試驗課程)에 의하면 모래의 전단강도(剪斷強度)는 응력경로(應力經路)의 변화(變化)에 따라 다르게 나타나고 있다. 즉 내부마찰각(內部摩擦角)은 응력경로(應力經路)를 나타내는 Habib의 응력변수(應力變數) b값에 따라, b값이 0에서 0268의 범위(範圍)에서 크게 증가(增加)하고, b=0268~0.682의 범위(範圍)에서 거의 비슷하여, b=0.682~1.0의 범위(範圍)에서 약간 감소(減少)하지만 삼축신장상태(三軸伸張狀態)의 내부마찰각(內部摩擦角)은 삼축압축상태(三軸壓縮狀態)의 것보다 크게 나타난다. 이러한 응력변수(應力變數)의 변화(變化)에 따른 내부마찰각(內部摩擦角)의 변화(變化)는 공시체(供試體)의 밀도(密度)와 구속압(拘束壓)의 변화(變化)에 관계하지 않고 동일(同一)한 경향(傾向)을 나타내었다. 따라서 모래의 전단강도(剪斷強度)는 중간주응력(中間主應力)의 영향을 크게 받고 있음을 알 수 있다. 결과적(結果的)으로 본(本) 연구(硏究)에서 조사(調査)된 모래의 전단강도(剪斷強度)에 미치는 중간주응력(中間主應力)의 영향을 기존(旣存)의 연구(硏究)와 비교하여 보면 Lade Duncan 및 Matsuoda Nakai의 연구결과(硏究結果)와 비슷한 경향(傾向)을 나타내었으며 대략 이들의 파괴규준(破壞規準)사이에 있음을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.597-610
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• 2022

중간주응력을 고려한 마찰재료의 파괴거동에 대한 확고한 이해는 대심도 보어홀 안정성 및 단층해석 등과 관련된 현장 적용의 고도화를 위한 필수적인 과정이다. 본 연구는 진삼축압축 조건을 물리적으로 구현하는 장비를 설계·제작하였으며 마찰재료로 제작된 석고 시료에 대한 진삼축압축시험을 통하여 재료의 파괴거동 특성을 논의하고 삼차원파괴함수의 적용성을 검토하였다. 진삼축압축시험을 위한 석고 재료는 52(w) × 52(l) × 104(h) mm의 직육면체 시료로 성형하였으며 다양한 조합의 𝜎₃, 𝜎₂의 조건으로 총 24회의 진삼축압축시험이 수행되었다. 또한, 삼차원 파괴기준식의 파라미터로 사용되는 석고의 강도정수 측정을 위하여 전통적인 일축압축시험 및 삼축압축시험이 수행되었다. 석고 재료의 응력-변형 특성은 중간주응력과 최소주응력의 차이가 클수록 취성거동이 더욱 강하게 나타났으며, 시료의 강도 및 변형은 중간주응력의 변화를 반영하는 것으로 평가되었다. 주응력 좌표계에서 시험 데이터에 대한 비선형 다중회귀분석을 수행한 결과 수정 Wiebols-Cook 파괴기준 및 수정 Lade 파괴기준이 석고 시료에 대한 삼차원 파괴기준으로 가장 적합하였다.