• 터널과지하공간
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• 제17권6호
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• pp.438-447
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• 2007

본 기술보고서는 Lisbon에서 개최된 2007 ISRM Congress에서 발표된 논문을 소개한 것이다. 이는 SRM(합성암반체)에 관한 연구결과이며, 이의 중요성과 향후 잠재력을 강조하고 있는 Fairhurst 교수가 직접 발표한 논문이다. 절리 암반의 특성을 규명하는 SRM 접근법은 현존하는 경험적 접근법이나 절리 암반의 거동에 대한 현재의 이해정도와 관련지어 재검토된다. 이 재검토 논문에서 절리 암반의 역학적 거동에 영향을 미치는 주요 요소들이 어떻게 고려되는가를 기술하며, 또 SRM 접근법이 상당히 발전되어 현장에 적용된 사례를 보여준다. PFC-3D에서 BP 모델링과 DFN 모사법 등의 두개의 잘 정립된 방법에 기초를 두고 있는 이 기법은 새로운 미끄러지는 절리모델을 사용한다. 이 모델은 모든 응력경로에 의하여 힘을 받고 있는 수천개의 기존 절리를 포함하는 대규모 암반체를 모사할 수 있게 하는 것이다. 암반의 강도 및 취성도, 완전 순응 행렬의 전개, 그리고 초기의 파쇄 등이 SRM 시험에서 얻어지는 결과이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제22권4호
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• pp.459-468
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• 2018

In this paper, the effect of non-persistent joints was determined on the behavior of concrete specimens subjected to biaxial loading through numerical modeling using particle flow code in two dimensions (PFC2D). Firstly, a numerical model was calibrated by uniaxial, Brazilian and triaxial experimental results to ensure the conformity of the simulated numerical model's response. Secondly, sixteen rectangular models with dimension of 100 mm by 100 mm were developed. Each model contains two non-persistent joints with lengths of 40 mm and 20 mm, respectively. The angularity of the larger joint changes from $30^{\circ}$ to $90^{\circ}$. In each configuration, the small joint angularity changes from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ in $30^{\circ}$ increments. All of the models were under confining stress of 1 MPa. By using of the biaxial test configuration, the failure process was visually observed. Discrete element simulations demonstrated that macro shear fractures in models are because of microscopic tensile breakage of a large number of bonded discs. The failure pattern in Rock Bridge is mostly affected by joint overlapping whereas the biaxial strength is closely related to the failure pattern.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.383-391
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• 2019

Bio-grouting based on microbial-induced calcite precipitation (MICP) is recently emerging as a novel and environmentally friendly technique for improvement of coarse-grained ground. To date, the mechanical behaviour of bio-grouted coarse-grained soil with different calcite contents and grain sizes still remains poorly understood. The primary objective of this study is to investigate the influence of calcite content on the mechanical properties of bio-grouted coarse-grained soil with different grain sizes. This is achieved through an integrated study of uniaxial loading experiments of bio-grouted coarse-grained soil, 3D digitization of the grains in conjunction with discrete element modelling (DEM). In the DEM model, aggregates were represented by clump logic based on the 3D morphology digitization of the typical coarse-grained aggregates while the CaCO₃ was represented by small-sized bonded particle model. The computed stress-strain relations and failure patterns of the bio-grouted coarse-grained soil were validated against the measured results. Both experimental and numerical investigation suggest that aggregate sizes and calcite content significantly influence the mechanical behaviour of bio-cemented aggregates. The strength of the bio-grouted coarse-grained soil increases linearly with calcite content, but decreases non-linearly with the increasing particle size for all calcite contents. The experimental-based DEM approach developed in this study also offers an optional avenue for the exploring of micro-mechanisms contributing to the mechanical response of bio-grouted coarse-grained soils.

• Computers and Concrete
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• 제22권5호
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• pp.469-479
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• 2018

The Brazilian tensile strength of concrete samples is a key parameter in fracture mechanics since it may significantly change the quality of concrete materials and their mechanical behaviors. It is well known that porosity is one of the most often used physical indices to predict concrete mechanical properties. In the present work the influence of porosity shape on concrete tensile strength characteristics is studied, using a bonded particle model. Firstly numerical model was calibrated by Brazilian experimental results and uniaxial test out puts. Secondly, Brazilian models consisting various pore shapes were simulated and numerically tested at a constant speed of 0.016 mm/s. The results show that pore shape has important effects on the failure pattern. It is shown that the pore shape may play an important role in the cracks initiation and propagation during the loading process which in turn influence on the tensile strength of the concrete samples. It has also been shown that the pore size mainly affects the ratio of uniaxial compressive strength to that of the tensile one in the simulated material samples.

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.348-358
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• 2005

Although the evaluation of the mechanical properties and behavior of discontinuous rock masses is very important for the design of underground openings, it has always been considered the most difficult problem. One of the difficulties in describing the rock mass behavior is assigning the appropriate constitutive model. This limitation may be overcome with the progress in discrete element software such as PFC, which does not need the user to prescribe a constitutive model for rock mass. Instead, the micro-scale properties of the intact rock and joints are defined and the macro-scale response results from those properties and the geometry of the problem. In this paper, a $30m{\times}30m{\times}30m$ jointed rock mass of road tunnel site was analyzed. A discrete fracture network was developed from the joint geometry obtained from core logging and surface survey. Using the discontinuities geometry from the DFN model, PFC simulations were carried out, starting with the intact rock and systematically adding the joints and the stress-strain response was recorded for each case. With the stress-strain response curves, the mechanical properties of discontinuous rock masses were determined and compared to the results of empirical methods such as RMR, Q and GSI. The values of Young's modulus, Poisson's ratio and peak strength are almost similar from PFC model and Empirical methods. As expected, the presence of joints had a pronounced effect on mechanical properties of the rock mass. More importantly, the mechanical response of the PFC model was not determined by a user specified constitutive model.

• 물과 미래
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• 제27권3호
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• pp.115-121
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• 1994

하구수리계에 있어서 점착성류사의 운동은 응결과 응집(aggregation) 현상에 의해 크게 좌우되며, 이들 현상에 의하여 의결된 입자들의 크기, 모양, 강도는 그 퇴적율과 그리고 부유류사와 오염물질의 변동과정에 영향을 미친다. 본 연구에서는 Brownian 운동에 의해 지배되는 이동성 부유영역과 중력에 의해 지배되는 정체성 부유영역으로 분리하여 점착성입자들의 응집과 응결과정을 모의하였다. 이동성 부유영역에 있어서는 Smoluchowski 모형중 입자들의 무작위 회전을 이용한 최대연쇄 모형으로 응집물질의 사영들을 도출하였으며, 그 회전반경에 의해 사영들의 쪽거리 차원을 구하였다. 저에성 부유영역에서의 응집물질(Brownian 영역을 벗어나 침강하는 응집물질)는 비구형 입자들의 침강으로 간주되어진다. 최종 침강속도 차이로 이들 응집물들은 재차 충돌, 결합하여 보다 큰 응집 입자들을 형성하며, 이들 최종 응집입자들의 사영이 모의되어진다. 최대 Feret's 직경과 Minkowski's sausage logic 개념들을 이용하여 모의되어진 사영들의 둘레 길이에 대하여 쪽거리 차원들을 구하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권2호
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• pp.117-133
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• 2022

Determination of the mechanical behaviour of jointed rock masses has been a challenge for rock engineers for decades. This problem is more pronounced for non-persistent jointed rock masses due to complicated interaction of rock bridges on the overall behaviour. This paper aims to study the effect of a non-persistent joint set configuration on the mechanical behaviour of rock materials under both uniaxial and biaxial compression tests using a discrete element code. The numerical simulation of biaxial compressive strength of rock masses has been challenging in the past due to shortcomings of bonded particle models in reproducing the failure envelope of rock materials. This problem was resolved in this study by employing the flat-joint contact model. The validity of the numerical model was investigated through a comprehensive comparative study against physical uniaxial and biaxial compression experiments. Good agreement was found between numerical and experimental tests in terms of the recorded peak strength and the failure mode in both loading conditions. Studies on the effect of joint orientation on the failure mode showed that four zones of intact, transition to block rotation, block rotation and transition to intact failure occurs when the joint dip angle varies from 0° to 90°. It was found that the applied confining stress can significantly alter the range of these zones. It was observed that the minimum strength occurs at the joint dip angle of around 45 degrees under different confining stresses. It was also found that the joint orientation can alter the post peak behaviour and the lowest brittleness was observed at the block rotation zone.

• 대한치과보철학회지
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• 제53권4호
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• pp.318-324
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• 2015

목적: 본 연구에서는 서로 다른 인산염계 기능성 단량체가 첨가된 5종의 자가 접착 레진시멘트와 지르코니아 사이의 열순환 전후 전단결합강도를 비교 평가하고자 하였다. 재료 및 방법: Airborne particle abrasion ($50{\mu}m$ $Al_2O_3$)을 시행한 디스크 모양의 Y-TZP 지르코니아 블록을 총 100개 준비하였다. 그리고 composite resin cylinder ($Filtek^{TM}$ Z250, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 100개를 준비하였다. 서로 다른 인산염계 기능성 단량체가 첨가된 5종의 이중 중합형 자가 접착 레진시멘트 즉, Permacem 2.0 (DMG, Hamburg, Germany), $Clearfil^{TM}$ SA Luting (Kuraray Medical, Tokyo, Japan), $Multilink^{(R)}$ Speed (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), $RelyX^{TM}$ U200 Automix (3M ESPE, Neuss, Germany), G-Cem $LinkAce^{TM}$ (GC Corporation, Tokyo, Japan)를 이용하여 지르코니아 블록과 composite resin cylinder를 접착하고 1군당 20개의 시편을 갖는 5개의 군을 만들었다. 시편을 $37^{\circ}C$ 의 증류수에 24시간 동안 보관한 후 각 군의 시편 절반(n=10)은 곧 바로 그리고 나머지 절반(n=10)은 5000회 열순환(5 - $55^{\circ}C$) 후에 전단결합강도를 측정하였다. 파절면은 FE-SEM을 이용하여 관찰하였다. 통계분석은 레진시멘트 종류 및 열순환 유무에 따른 전단결합강도의 비교를 위해 Two/One-way ANOVA를 시행하고 Tukey HSD post-hoc test를 이용하여 사후 검정하였으며, 열순환 전후의 비교를 위해 paired t-test를 이용하였다($\alpha$=.05). 결과: 열순환 전과 후 모두 $Multilink^{(R)}$ Speed 군은 나머지 4종류의 시멘트 군 보다 큰 전단결합강도를 나타내었다. G-Cem $LinkAce^{TM}$ 군은 열순환 전과 비교하여 열순환 후에 유의하게 낮은 전단결합강도를 나타내었지만, 다른 4종류 군은 열순환 전후 유의한 차이가 없었다. 결론: 인산염계 단량체를 포함한 대부분의 이중 중합형 자가 접착 레진시멘트는 지르코니아와 높은 전단결합강도를 보이고 열순환에 의해 유의한 영향을 받지 않아 지르코니아 보철물의 접착에 유용할 것이라고 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• Elastomers and Composites
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• 제49권3호
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• pp.239-244
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• 2014

용매를 사용하지 않고 실리카와 실란커플링제의 반응을 투과 방식 휴리에 변환 적외선 분광법(FTIR)과 열중량 분석법(TGA)을 이용하여 조사하였다. 실란커플링제로 bis[3-(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide] (TESPT)를 사용하였다. 미반응 TESPT를 제거한 후, FTIR로 화학 결합 형성을 분석하였고 TGA로 반응한 TESPT 함량을 결정하였다. 커플링제의 함량이 증가할수록 실리카에 결합한 커플링제의 양이 증가하였으나, 커플링제를 과량으로 첨가하면 커플링제 간의 축합반응에 의해 올리고머를 형성하였다. 실리카와 커플링제 그리고 고무의 결합을 확인하기 위하여 개질 실리카와 저분자량 액상 BR을 반응시켜 실리카-커플링제-BR 모델 복합체를 제조하여 화학 결합 형성을 조사하였다. 미반응 고무는 용매를 사용하여 제거하였고 FTIR과 TGA로 분석하였다. BR은 개질 실리카의 커플링제와 반응하여 화학 결합을 형성하였다. 실리카-커플링제-BR의 화학 결합 형성으로 인해 실리카 표면의 극성은 크게 낮아졌고 실리카 입자 크기는 커지는 효과를 보였다.