• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.272-280
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• 2003

A definite shut-in pressure in hydraulic fracturing techniques is needed for obtaining the correct information on the in-situ stress regimes in rock masses. The relation between the behaviour of hydraulically induced fractures and the condition of remote stress is considered to be major reasons of an ambiguous shut-in pressure in hydraulic fracturing pressure-time history curves. This paper describes the results of a series of numerical analyses carried out using UDEC(Universal Distinct Element Code, Itasca), which is based on the discrete element method, to compare several methods for determining the shut-in pressure during hydraulic fracturing. The fully coupling of hydraulic and mechanical analysis was applied, and the effects of four different discontinuity geometries in numerical modelling have been investigated for this purpose. The effects of different remote stress regimes and different physical properties on hydraulic fracture propagation have been also analyzed. Several methods for obtaining shut-in pressure from the ambiguous shut-in curves have been applied to all the numerical models. The graphical intersection methods, such as (P vs. t) method, (P vs. log(t)) method, (log(P) vs. log(t)) method, give smaller values of the shut-in pressure than the statistical method, (dP/dt vs. P). Care should be taken in selecting a method for shut-in pressure, because there can be existed a stress anomaly around the wellbore and fracturing from the wellbore by a constant flow rate may have a more complicate mechanism.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.15-23
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• 2008

본 연구에서는 개별요소법에 근거한 상용 수치해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 조립재인 쇄석의 전단특성 모델링을 수행하였다. 본 연구를 통하여 기존의 연속체 해석에서 고려하기 힘든 조립질 재료의 입도분포 및 공극, 불규칙한 형상을 모델링 할 수 있었다. 또한, 대형직접전단시험을 수행한 실험결과와 비교를 통해 입자특성과 관련한 조립질 재료의 고유 특성을 본 연구에서 모델링한 불연속체 모델링으로 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 모델링 기법은 향후 다양한 입도 및 공극특성을 갖는 조립질 재료의 현장 강도 특성을 예측하는데 도움이 될 수 있다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.117-128
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• 2000

불연속 암반의 역학적, 수리적 거동을 현실적으로 해석하기 위한 가장 중요한 요소 중의 하나는 실제 현상을 정확히 모사할 수 있으면서도, 사용하기 쉬운 절리 모델의 개발에 있다. 본 연구에서는 거친 단일 암석 절리의 역학적 거동을 모사하기 위해 기존의 거칢각 손상을 고려한 절리 거동의 탄소성 구성모델을 각각 1차 거칠기와 2차 거칠기의 개념을 사용하여 확장하였다. 제안된 모델을 개별체 유한요소법을 이용하여 수치해석 프로그램을 작성하였다. 거칠기 특성과 손상상수를 달리하여 실시한 변수 해석을 실시한 결과, 제안된 모델은 다양한 형상의 거친 절리의 전단 및 팽창을 수치적으로 잘 근사할 수 있었다. 실험실에서 실시된 단일 절리의 일방향 및 주기전단시험 결과와 수치해석 결과를 비교하였으며, 이를 통해 제안된 모델의 타당성을 검증하였다. 제안된 역학 모델에 충전물 생성계수와 역학 간극과 수리 간극의 관계를 고려한 수리 거동 모델을 도입하였으며, 단일 절리의 전단-수리 시험 결과와의 비교 해석을 실시하였다. 전단에 따른 절리면 사이의 투수계수 중가는 충전물 생성 및 간극 분포의 일정화 경향으로 인해 일정 전단 변위 이후에는 일정해지는 특성을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.366-377
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• 2000

불연속 암반의 역학적, 수리적 거동을 현실적으로 해석하기 위한 가장 중요한 요소 중의 하나는 실제 현상을 정확히 모사할 수 있으면서도, 사용하기 쉬운 절리 모델의 개발에 있다. 본 연구에서는 거친 단일 암석 절리의 역학적 거동을 모사하기 위해 기존의 거？각 손상을 고려한 절리 거동의 탄소성 구성모델을 각각 1차 거칠기와 2차 거칠기의 개념을 사용하여 확장하였다. 제안된 모델을 개별체 유한요소법을 이용허여 수치해석 프로그램을 작성하였다. 거칠기 특성과 손상상수를 달리하여 실시한 변수 해석을 실시한 결과, 제안된 모델은 다양한 형상의 거친 절리의 전단 및 팽창을 수치적으로 잘 근사할 수 있었다. 실험실에서 실시된 단일 절리의 일방향 및 주기전단시험 결과와 수치해석 결과를 비교하였으며, 이를 통해 제안된 모델의 타당성을 검증하였다. 제안된 역학 모델에 충전물 생성계수와 역학 간극과 수리 간극의 관계를 고려한 수리 거동 모델을 도입하였으며, 단일 절리의 전단-수리 시험 결과와의 비교 해석을 실시하였다. 전단에 따른 절리면 사이의 투수계수 증가는 충전물 생성 및 간극 분포의 일정화 경향으로 인해 일정 전단 변위 이후에는 일정해지는 특성을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.476-485
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• 2006

발파에 의한 암반의 손상이나 파쇄는 폭약의 폭굉 과정에서 발생하는 충격파와 가스팽창의 영향에 의해 야기된다. 발파에 의한 파괴 메커니즘을 완전히 이해하기 위해서는 두 메커니즘을 같이 연구해야한다. 본 연구에서는 개별 요소법에 기초한 수치해석 프로그램인 PFC2D를 이용하여 발파공 벽면에 작용하는 폭굉압과 가스압을 동시에 모델링 할 수 있고 이에 따른 암반 내 균열 발생을 확인할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 또한 시멘트-모르타르 블록에서의 모형 발파시험을 수치해석을 수행함으로써, 개발된 알고리즘을 검증하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제9권1호
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• pp.133-141
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• 1997

본 연구에서는 사각형단면을 가진 철근콘크리트구조물의 한 최적설계방법을 제시하고자 한다. 철근콘크리트는 한 단면이 2가지의 재료로 구성되어 있으므로 이로인해 야기될 수 잇는 어려움을 해소하기 위해 변수분리의 원리를 도입하였다. 이 원리에 사용된 설계변수 및 제약조건은 외부 및 내부의 두 그룹으로 분류하고, 최적화과정도 외부 및 내부로 나누어진다. 최적화기법에는 Pattern Search을 수정한 Modified Pattern search 방법을 제시하며, 이의 정확도를 여러 가지의 다른 최적화기법들과 서로 비교함으로 이 방법의 우수성을 입증하였다. 이 방법으로부터 얻어지는 모든 설계는 하나의 최적설계이며 ACI318-89의 규정을 모두 만족하는 설계이다.

• Computers and Concrete
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• 제20권1호
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• pp.39-47
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• 2017

In this paper, mode I fracture toughness of rock was determined by direct and indirect methods using Particle Flow Code simulation. Direct methods are compaction tension (CT) test and hollow centre cracked quadratic sample (HCCQS). Indirect methods are notched Brazilian disk (NBD) specimen, the semi-circular bend (SCB) specimen, hollow centre cracked disc (HCCD), the single edge-notched round bar in bending (SENRBB) specimen and edge notched disk (END). It was determined that which one of indirect fracture toughness values is close to direct one. For this purpose, initially calibration of PFC was undertaken with respect to data obtained from Brazilian laboratory tests to ensure the conformity of the simulated numerical models response. Furthermore, the simulated models in five introduced indirect tests were cross checked with the results from direct tests. By using numerical testing, the failure process was visually observed. Discrete element simulations demonstrated that the macro fractures in models are caused by microscopic tensile breakages on large numbers of bonded discs. Mode I fracture toughness of rock in direct test was less than other tests results. Fracture toughness resulted from semi-circular bend specimen test was close to direct test results. Therefore semi-circular bend specimen can be a proper test for determination of Mode I fracture toughness of rock in absence of direct test.

• 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.

• 산업기술연구
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• 제30권A호
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• pp.17-23
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• 2010

Recently, a large number of open-pit mines are planning to change their mining method to underground types because the environmental concerns and legal regulations are increased with a rise in the standard of living. The K silica mine, which is one of them and located in Kyunggi province, is planning the establishment of a vertical shaft which will be used for ore-pass channel in their new glory hole mining method. This vertical shaft will be designed to join with a horizontal gangway excavated from the ground level. In this new mining system, the excavated ore particles will be stored inside a shaft and transported out with a help of a conveyor belt. Therefore the hang-up of ore particles in a shaft, the control of gate at the bottom of a shaft, the installation of dog-leg at the gate should be investigated identically. In this study, the PFC-2D code which is one of the discrete element numerical methods has been applied to simulate the particle flow mechanism in a shaft, and the optimum mine design has been proposed to maximize the productivity and to minimize the system damage.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권1호
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• pp.11-20
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• 2019

The biaxial failure mechanism of transversally bedding concrete layers was numerically simulated using a sophisticated two-dimensional discrete element method (DEM) implemented in the particle flow code (PFC2D). This numerical modelling code was first calibrated by uniaxial compression and Brazilian testing results to ensure the conformity of the simulated numerical model's response. Secondly, 21 rectangular models with dimension of $54mm{\times}108mm$ were built. Each model contains two transversely bedding layers. The first bedding layer has low mechanical properties, less than mechanical properties of intact material, and second bedding layer has high mechanical properties, more than mechanical properties of intact material. The angle of first bedding layer, with weak mechanical properties, related to loading direction was $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$ and $90^{\circ}$ while the angle of second layer, with high mechanical properties, related to loading direction was $90^{\circ}$, $105^{\circ}$, $120^{\circ}$, $135^{\circ}$, $150^{\circ}$, $160^{\circ}$ and $180^{\circ}$. Is to be note that the angle between bedding layer was $90^{\circ}$ in all bedding configurations. Also, three different pairs of the thickness were chosen in models, i.e., 5 mm/10 mm, 10 mm/10 mm and 20 mm/10 mm. The result shows that in all configurations, shear cracks develop between the weaker bedding layers. Shear cracks angel related to normal load change from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ with increment of $15^{\circ}$. Numbers of shear cracks are constant by increasing the bedding thickness. It's to be noted that in some configuration, tensile cracks develop through the intact area of material model. There is not any failure in direction of bedding plane interface with higher strength.