• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.627-638
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• 2019

Estimation of representative elementary volume (REV) of jointed rock masses is critical to predict the mechanical behavior of field-scale rock masses. The REV of jointed rock masses at site is strongly influenced by stress state. The paper proposed a method to systematically studied the influence of confining stress on the REV of jointed rock masses with various strengths (weak, medium and strong), which were sourced from the water inlet slope of Xiaowan Hydropower Station, China. A finite element method considering material heterogeneity was employed, a series of two-dimensional (2D) models was established based on the Monte-Carlo method and a lot of biaxial compressive tests were conducted. Numerical results showed that the REV of jointed rock masses presented a step-like reduction as the normalized confining stress increased. Confining stress weakened the size effect of jointed rock masses, indicating that the REV determined under uniaxial compression test can be reasonably taken as the REV of jointed rock masses under complexed in-situ stress environment.

• 한국석유지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회/한국석유지질학회/한국암석학회 2000년도 추계공동학술발표회 초록집
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• pp.42-42
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• 2000

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.41-57
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역에 분포하는 백악기 흑운모 화강암에 대한 사례연구를 통하여 DFN(discrete fracture network) 유동해석 기반의 REV(representative elementary volume) 크기 및 삼차원 수리전도텐서 추정을 위한 워크플로우를 제시하였다. 연구지역을 대표하는 이차원 DFN에 대하여 절리텐서의 일차불변량을 이용하여 절리의 빈도 및 길이가 보정되었다. 현장수압시험을 수행하여 선형의 등가유로관으로 취급된 현장의 절리에 대한 유효수리간극이 추정되었다. 연구지역의 이차원 DFN 블록에 대한 REV의 크기는 블록 크기에 따른 지향적 블록수리전도도의 변화를 분석하여 20 m × 20 m으로 결정하였다. 연구지역의 이차원 DFN에 대하여 산정된 지향적 블록수리전도도는 현장의 수리적 거동과 관련하여 강한 이방성을 지시한다. 다양한 방향으로의 이차원 DFN에서 산정된 지향적 블록수리전도도를 바탕으로 연구지역의 절리성 암반에 대한 삼차원 수리전도텐서가 추정되었다. 삼차원 수리전도텐서의 주성분 방향은 현장에서 구분된 주 절리군의 방향과 일치한다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.55-61
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적(REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미티는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성제수의 변화를 검토하여 REV를 산정하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$ extrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$ extrm{mm}^2$(1156요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.309-315
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• 2000

암반이나 암석의 역학적 거동을 파악하기 위하여 각종시험 및 수치해석을 수행할 때 대표요소체적 (REV)의 크기를 객관적으로 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 영주화강암을 대상으로 암석의 역학적 거동에 영향을 미치는 여러 가지 요소 중 조암광물의 함유율에 주목하여 해석모델의 크기변화에 따른 조암광물의 비율과 탄성계수의 변화를 검토하여 REV를 산정 하였다. 조암광물의 분포는 해석모델의 면적이 약 702$\textrm{mm}^2$(900 요소)을 초과하면서부터 일정해 지고 있으며, 탄성계수는 해석모델의 면적이 약 900$\textrm{mm}^2$(1156 요소)을 초과하면서부터 일정치를 보여준다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권6호
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• pp.639-652
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• 2012

A three-dimensional discrete fracture network model was developed in order to simulate the hydraulic characteristics of a granitic rock mass at Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) Underground Research Tunnel (KURT). The model used a three-dimensional discrete fracture network (DFN), assuming a correlation between the length and aperture of the fractures, and a trapezoid flow path in the fractures. These assumptions that previous studies have not considered could make the developed model more practical and reasonable. The geologic and hydraulic data of the fractures were obtained in the rock mass at the KURT. Then, these data were applied to the developed fracture discrete network model. The model was applied in estimating the representative elementary volume (REV), the equivalent hydraulic conductivity tensors, and the amount of groundwater inflow into the tunnel. The developed discrete fracture network model can determine the REV size for the rock mass with respect to the hydraulic behavior and estimate the groundwater flow into the tunnel at the KURT. Therefore, the assumptions that the fracture length is correlated to the fracture aperture and the flow in a fracture occurs in a trapezoid shape appear to be effective in the DFN analysis used to estimate the hydraulic behavior of the fractured rock mass.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.59-72
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• 2022

본 연구는 부산 기장지역의 백악기 흑운모 화강암에 대하여 삼차원 개별체 수치해석 기반의 응력-변형 해석을 수행하고 절리성 암반의 강도 및 변형특성을 평가하였다. 절리성 암반의 역학적 특성에 대한 규모효과 및 REV를 규명하기 위한 워크플로우가 제시되었으며 연구지역에서 결정된 REV(representative elementary volume) 크기의 DFN(discrete fracture network) 큐브 블록에 대한 블록강도, 변형계수, 전단탄성계수, 체적탄성계수 등의 강도 및 변형 파라미터가 산정되었다. 연구지역의 역학적 REV 크기는 15 m 큐브로 평가되었으며 DFN 큐브 블록의 평균 블록강도 및 평균 변형계수는 각각 신선암의 52.8% 및 57.7%로 추정되었다. 연구지역의 절리성 암반은 역학적으로 뚜렷한 직교이방성을 나타내는 것으로 평가되었으며 삼차원 수치해석을 통하여 산정된 변형 파라미터를 이용하여 선형-탄성의 직교이방성 구성모델이 도출되었다. 연구지역에 대한 직교이방성 구성모델은 등가의 연속체 해석을 통한 터널 및 지하공간의 안정성 평가에 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권5호
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• pp.509-524
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• 2018

A hierarchical multi-scale modeling strategy devoted to the study of a Bitumen-Bound Gravel (BBG) is presented in this paper. More precisely, the paper investigates the temperature-dependent linear viscoelastic of the material when submitted to low deformations levels and moderate number of cycles. In such a hierarchical approach, 3D digital Representative Elementary Volumes are built and the outcomes at a scale (here, the sub-mesoscale) are used as input data at the next higher scale (here, the mesoscale). The viscoelastic behavior of the bituminous phases at each scale is taken into account by means of a generalized Maxwell model: the bulk part of the behavior is separated from the deviatoric one and bulk and shear moduli are expanded into Prony series. Furthermore, the viscoelastic phases are considered to be thermorheologically simple: time and temperature are not independent. This behavior is reproduced by the Williams-Landel-Ferry law. By means of the FE simulations of stress relaxation tests, the parameters of the various features of this temperature-dependent viscoelastic behavior are identified.

• Computers and Concrete
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• 제7권4호
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• pp.365-386
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• 2010

This paper presents the physical formulation of a 1D material model suitable for seismic applications. It is written within the framework of thermodynamics with internal variables that is, especially, very efficient for the phenomenological representation of material behaviors at macroscale: those of the representative elementary volume. The model can reproduce the main characteristics observed for concrete, that is nonsymetric loading rate-dependent (viscoelasticity) behavior with appearance of permanent deformations and local hysteresis (continuum plasticity), stiffness degradation (continuum damage), cracking due to displacement localization (discrete plasticity or damage). The parameters have a clear physical meaning and can thus be easily identified. Although this point is not detailed in the paper, this material model is developed to be implemented in a finite element computer program. Therefore, for the benefit of the robustness of the numerical implementation, (i) linear state equations (no local iteration required) are defined whenever possible and (ii) the conditions in which the presented model can enter the generalized standard materials class - whose elements benefit from good global and local stability properties - are clearly established. To illustrate the capabilities of this model - among them for Earthquake Engineering applications - results of some numerical applications are presented.