• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.61-69
• /
• 2022

본 연구에서는 지반조건을 고려한 말둑의 인발저항 성능의 합리적인 평가방법 확립의 일환으로써, 지반의 세립분 함유율 및 구속압 조건에 따른 말뚝과 지반 경계면의 전단특성을 평가하기 위한 대형직접전단시험을 수행하였다. 그 결과, 수직하중이 증가하고 모형지반의 세립분 함유율이 작을수록 전단변형에 따른 전단응력이 크게 발생됨을 알 수 있었다. 그리고 동일한 수직하중과 세립분 함유율 조건에서 말뚝 모형체의 표면이 거칠수록 최대전단응력은 다소 크게 나타났다. 강도정수로써 내부 마찰각과 점착력을 산정하여 분석한 결과, 모형지반의 세립분 함유율이 증가할수록 모형체 경계면에서의 내부마찰각은 감소하였으나 점착력은 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, 말뚝 모형체 표면이 거칠수록 모형지반의 세립분 함유율에 관계 없이 내부마찰각과 점착력은 크게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권1C호
• /
• pp.53-62
• /
• 2008

본 논문에서는 직접단순전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전에 의한 소성변형을 고려할 수 있는 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 응력면에서 발생하는 응력상태의 변화를 이용하여 각 응력면의 소성변형률을 계산하였다. 두 개의 응력면에서 계산된 소성변형률을 합산하여 전체 소성변형률을 구하였다. 첫번째 응력면은 최대전단응력면을 나타내며 이 응력면은 응력변화에 따라 수평방향을 기준으로 회전한다. 두번째 응력면은 수평방향으로 고정된 수평면을 나타낸다. 초기 수직응력과 수평응력이 서로 다른 상태에 있는 직접단순전단시험의 공시체에서 전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전현상을 두번째 응력면에 작용하는 응력상태를 이용하여 모델링하였다. 본 모델의 구성관계식은 전단변형으로 인한 흙의 골격변화 즉 체적변화를 수식화하였으며 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 모델링하였다. 느슨한 Fraser River 모래의 배수 직접단순전단시험에서 발생하는 전단응력과 체적변화는 주응력 방향의 회전에 따른 소성변형을 포함하고 있으므로 이를 계산하여 구성모델을 검증하였다. 느슨한 모래 지반에 놓인 강성기초의 하중 증가에 따라 발생하는 지반침하를 주응력 방향의 회전을 고려하여 예측하였을 때 실제 계측된 침하량과 유사한 결과를 얻었다. 주응력 방향의 회전을 고려하지 않고 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 계산된 침하량은 실제 침하량 또는 제안된 모델이 예측한 침하량의 약 20%정도에 해당하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제10권1호
• /
• pp.1-19
• /
• 2016

This paper presents the results of an intensive experimental investigation on cyclic behavior of various sands and structural materials interface. Comprehensive measurements of the horizontal displacement and shear stresses developed during testing were performed using an automated constant normal load (CNL) cyclic direct shear test apparatus. Two different particle sizes (0.5 mm-0.25 mm and, 2.0 mm-1.0 mm) of sands having distinct shapes (rounded and angular) were tested in a cyclic direct shear testing apparatus at two vertical stress levels (${\sigma}=50kPa$, and 100 kPa) and two rates of displacement ($R_D=2.0mm/min$, and 0.025 mm/min) against various structural materials (i.e., steel, concrete, and wood). The cyclic direct shear tests performed during this investigation indicate that (i) the shear stresses developed during shearing highly depend on both the shape and size of sand grains; (ii) characteristics of the structural materials are closely related to interface response; and (iii) the rate of displacement is slightly effective on the results.

• 터널과지하공간
• /
• 제29권5호
• /
• pp.292-304
• /
• 2019

완만한 거칠기를 갖는 석회암 자연절리면에 대하여 KSRM 표준시험법에 의거한 개별적 직접전단시험과 수직응력을 단계별로 조절하는 다단계 직접전단시험을 실시하였다. 각 시험을 통해 전단시험 전후의 절리면 거칠기 변화를 알아보았고, 두 가지 시험에서 얻은 전단특성 값의 차이를 분석하였다. 두 가지 시험에서 모두 절리면의 거칠기가 클수록 전단저항은 증가하였으며, 수직응력이 증가할수록 절리면의 전단에 필요한 최대전단응력 값은 증가하였다. 다단계 직접전단시험으로 구한 최대마찰각은 개별적 직접 전단시험으로 구한 것의 63% 수준에 불과하였다. 다단계시험은 절리면 요철부의 초기 맞물림이 단계적인 전단과정에 따라 시험 중 수시로 변화되어 원래의 거칠기가 변형되기 때문에 암석 절리면의 마찰각을 구할 때는 개별적 직접전단시험이 더 유효한 방법으로 판단된다. JRC값 4~8의 완만한 거칠기를 갖는 석회암 절리면의 물성값은 최대마찰각 $47^{\circ}$, 잔류마찰각 $38^{\circ}$, 점착력 37 kPa으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권8호
• /
• pp.829-837
• /
• 2012

벽면 난류의 항력과 밀접한 관련이 있는 유동구조를 조사하기 위해 $Re_{\tau}$ = 180, 395, 590 의 난류채널유동에 대한 직접수치모사를 수행하였다. 확률밀도함수를 조사하여 레이놀즈 전단응력에 가장 큰 기여를 하는 Q2 이벤트를 파악하였으며 Q2 이벤트의 각도의 변화가 $y^+<50$ 에서는 벽 단위로 스케일링되며, y/h > 0.5 에서는 채널의 높이로 스케일링 됨을 확인하였다. Q2 이벤트를 조건으로 하는 조건부 평균 유동장을 조사하여 레이놀즈 전단응력의 발생과 관련이 있는 유동구조는 주 유동방향의 보텍스 및 헤어핀 형상의 보텍스임을 보였다. 또한, 순간 유동장을 관찰하여 높은 레이놀즈 전단 응력의 분포가 이러한 보텍스 구조와 관련이 있으며 1.5 ~ 3h 의 크기를 갖는 대형유동구조를 구성함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제33권12호
• /
• pp.7-20
• /
• 2017

본 연구에서는 전단특성 및 유변학적 정수를 모두 산정할 수 있는 직접전단실험 장비를 이용하여 조립토와 세립토에 대하여 전단강도 및 유변학적 특성에 대한 입도분포의 영향을 조사하고자 하였다. 최대입경 0.075mm의 세립토와 최대입경이 0.425mm이고, 세립분 함량이 17%인 조립토를 건조상태와 액성한계상태로 조성하여, 산사태 분류기준에 따라 재활성 산사태(reactivated landslide) 혹은 붕괴직후 토석류 속도에 해당하는 전단속도에 대하여 전단강도를 산정하였다. 또한, 유변학적 특성 평가를 위해 액성한계상태로 조성된 조립토와 세립토에 대하여 서로 다른 세 가지의 전단변형률속도로 반복적으로 전단하며 잔류전단강도를 측정하였다. 측정된 잔류전단강도와 전단변형률속도와의 관계를 통해 빙햄모델의 소성 점도와 항복응력을 산정하였다. 건조 및 액성한계상태에서 조성된 시료에 대하여 첨두전단강도에서 산정한 점착력의 경우, 세립토에서 조립토보다 더 크게 산정되었으며, 내부마찰각은 조립토에서 더 크게 산정되었다. 유변학 정수의 경우, 소성 점도와 항복응력이 조립토보다 세립토에서 더 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 재활성 산사태 혹은 붕괴직후 토석류의 거동예측에 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제35권2호
• /
• pp.209-219
• /
• 2023

This paper presents numerical investigations into the particle crushing effect on the shear properties of gravel under direct shear condition. A novel particle crushing model was developed based on the octahedral shear stress criterion and fragment replacement method. A series of direct shear tests were carried out on unbreakable particles and breakable particles with different strengths. The evolutions of the particle crushing, shear strength, volumetric strain behavior, and contact force fabric during shearing were analyzed. It was observed that the number of crushed particles increased with the increase of the shear displacement and axial pressure and decreased with the particle strength increasing. Moreover, the shear strength and volume dilatancy were obviously decreased with particle crushing. The shear displacement of particles starting to crush was close to that corresponding to the peak shear stress got. Besides, the shear-hardening behavior was obviously affected by the number of crushed particles. A microanalysis showed that due to particle crushing, the contact forces and anisotropy decreased. The mechanism of the particle crushing effect on the shear strength was further clarified in terms of the particle friction and interlock.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
• /
• pp.88-92
• /
• 2009

When exposed to uniform magnetic fields externally applied, paramagnetic particles acquire dipole moments and the induced moments interacting with each other lead to the formation of chainlike structures or clusters of particles aligned with the field direction. A direct simulation method, based on the Maxwell stress tensor and a fictitious domain method, is applied to solve flows with magnetic chains in simple shear flow. We assumed that the particles constituting the chains are paramagnetic, and inertia of both flow and magnetic particles is negligible. The numerical scheme enables us to take into account both hydrodynamic and magnetic interactions between particles in a fully coupled manner, enabling us to numerically visualize breakup and reformation of the chains by the combined effect of the external field and the shear flow. Simple shear flow with suspended magnetic chains is solved in a periodic domain for a given magnetic field. Dynamics of interacting magnetic chains is found to be significantly affected by a dimensionless parameter called the Mason number, the ratio of the viscous force to the magnetic force in the shear flow. The effect of particle area fraction on the chain dynamics is investigated as well.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
• /
• pp.813-818
• /
• 2009

Shear properties of plastic bottle film/plastic bottle film and plastic bottle film/granitic soil which were evaluated from static friction tests. The monotonic shear experiments were performed by using an tilt table apparatus and large direct shear device. The test results showed that the friction angle of each interface and the interface depended on the amount of normal stress, the type of the interface used. Therefore, the testing method should be determined carefully by considering the type of loads and normal stress expected in the field with using the materials installed in the site.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제15권4호
• /
• pp.927-935
• /
• 2018

The mechanical behavior of the brittle material samples containing the internal and edge cracks are studied under direct shear tests. It is tried to investigate the effects of stress interactions and stress intensity factors at the tips of the pre-existing cracks on the failure mechanism of the bridge areas within these cracks. The direct shear tests are carried out on more than 30 various modeled samples each containing the internal cracks (S models) and edge cracks (E models). The visual inspection and a low power microscope are used to monitor the failure mechanisms of the tested samples. The cracks initiation, propagation and coalescences are being visualized in each test and the detected failure surfaces are used to study and measure the characteristics of each surface. These investigations show that as the ratio of the crack area to the total shear surface increases the shear failure mode changes to that of the tensile. When the bridge areas are fixed, the bridge areas in between the edge cracks have less strength than those of internal cracks. However, the results of this study show that for the case of internal cracks as the bridge area is increased, the strength of the material within the bridge area is decreased. It has been shown that the failure mechanism and fracture pattern of the samples depend on the bridge areas because as the bridge area decreases the interactions between the crack tip stress fields increases.