• Geomechanics and Engineering
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• 제20권1호
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• pp.29-41
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• 2020

It is extremely important to obtain rock strength parameters for geological engineering. In this paper, the evolution of sandstone cohesion and internal friction angle with plastic shear strain was obtained by simulating the cyclic loading and unloading tests under different confining pressures using Particle Flow Code software. By which and combined with the micro-crack propagation process, the mesoscopic mechanism of parameter evolution was studied. The results show that with the increase of plastic shear strain, the sandstone cohesion decreases first and then tends to be stable, while the internal friction angle increases first, then decreases, and finally maintains unchanged. The evolution of sandstone shear strength parameters is closely related to the whole process of crack formation, propagation and coalescence. When the internal micro-cracks are less and distributed randomly and dispersedly, and the rock shear strength parameters (cohesion, internal friction angle) are considered to have not been fully mobilized. As the directional development of the internal micro-fractures as well as the gradual formation of macroscopic shear plane, the rock cohesion reduces continuously and the internal friction angle is in the rise stage. As the formation of the macroscopic shear plane, both the rock cohesion and internal friction angle continuously decrease to a certain residual level.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.13-21
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• 2019

급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)로 자연환경에서 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 깎기 또는 자연 상태의 암반사면이 다수 존재한다. 설계 실무측면에서 이와 유사한 암반상태 및 지질구조로 이루어진 지반을 양호한 연속체 암반사면으로 정의하고 있으며, 이 암반사면의 경사 결정 과정 중에 설계 및 시공 초기 단계의 안정해석 절차 단계에서 연속체 암반의 지반특성 평가방법을 수립하는 것이 중요하게 될 것이다. 이 연구에서는 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반사면의 안정해석 과정에서 지반정수 적용에 필요한 강도정수를 Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 실무적으로 산정하는 방안을 제안하고 이와 함께 급경사 암반사면의 안정해석을 통해 설계 적용성을 평가하였다. 기존 강도정수 산정방법은 작은 구속응력 변화에도 H-B파괴 포락선에 상응하는 등가 M-C강도정수가 민감하게 변화하므로 설계에서 실무적으로 활용하기가 부적합하였다. 이 문제점을 보완하기 위해 등각분할법으로 등가 M-C강도정수를 산정하는 방안을 제시하였다. 등각분할법의 설계 적용성을 확인하기 위해 기존 실시설계 현장에서 조성된 깎기 사면의 경사 변화에 따른 안전율 및 변위 결과를 검토하였다. 안전율은 1:0.5 사면에서 Fs=16~59이고, 1:0.3 사면에서 Fs=12~52이며, 대부분 10~12%의 감소를 보인다. 변위는 1:0.5 사면에서 0.126~0.975mm이고, 1:0.3 사면에서 0.152~1.158mm이며, 10~15%의 증가를 나타낸다. 이는 정규 비례의 미미한 변화이며, 안정성 측면에서는 양호한 상태이다. 설계 실무측면에서, H-B파괴기준에서 유도된 등각분할법으로 산정한 강도정수를 연구대상 암반사면과 유사한 양호한 암반에 대해 범용적인 강도정수로 적용하여도 안정적이고 경제적인 결과를 도출할 수 있다는 것을 확인하였다. 암반사면에 영향을 미치는 단층이 분포하지 않는 지반에서는 한계평형해석(LEM)과 유한요소해석(FEM)으로 안정해석하는 절차도 실무적으로 무난한 것으로 검토되었다. 연구대상 사면을 양호한 상태의 암반조건으로 선정하여 연구를 수행하였으나 좀 더 다양한 암반조건(터널 포함)에 보편적으로 적용할 수 있는지에 대한 검증 작업은 추후 연구과제가 될 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.443-453
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• 2013

본 연구에서는 주방식 지하구조물의 안정성을 좌우하는 무지보 암주의 거동을 수치해석에 의해 검토하였다. 암주의 강도를 추정하기 위해 기존 연구들에서 제시된 경험식들을 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 암주의 폭이 높이보다 커질수록 암주 강도와 암반 강도의 비율이 증가하여 안정성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 특히, 본 연구의 해석조건에서는 암주의 폭과 높이의 비율이 약 1.5 이상이면 무지보 암주의 강도가 암반의 압축강도보다 크게 얻어졌다. 또한 암주의 형상 조건에 따라 수치해석 결과와 유사한 결과를 산출하는 경험식이 다소 상이하여, 현장자료 기반의 경험식을 활용하기 위해서는 암주의 형상 조건에 따라 적합한 경험식을 적용하는 것이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.119-127
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• 2007

임계면법을 적용하여 횡등방성 암석의 강도이방성을 해석하는 방법을 제안하였다. 암석의 파괴는 Hoek-Brown 파괴기준을 따르는 것으로 가정하였다. Hoek-Brown의 경험적 파괴기준식에 대응되는 Mohr 포착선식을 이용하고 강도상수인 m과 s를 방향에 따른 스칼라 함수로 정의하여 이방성 파괴함수를 구성하였다. 이방성 파괴함수를 최대고 하는 임계면의 방향을 찾기 위하여 직접 최적화기법의 하나인 공액구배법을 적용하였다. 횡등방성 안석에 대한 기존 이방성 강도모델이 대부분 삼축압축실험과 동일한 응력조건에서만 적용할 수 있는데 반하여 이 연구에서 제안된 방법은 일반적인 3차원 응력조건에도 쉽게 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 삼축압축실험의 모사를 통하여 얻어진 삼축압축강도와 파괴면의 경사에 분석을 통하여 제안된 방법의 적합성을 검토하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.57-67
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• 2019

Water-induced strength reduction is one of the most critical causes for rock deformation and failure. Understanding the effects of water on the strength, toughness and deformability of rocks are of a great importance in rock fracture mechanics and design of structures in rock. However, only a few studies have been conducted to understand the effects of water on fracture properties such as fracture toughness, crack propagation velocity, consumed energy, and microstructural damage. Thus, in this study, we focused on the understanding of how microscale damages induced by water saturation affect mesoscale mechanical and fracture properties compared with oven dried specimens along three notch orientations-divider, arrester, and short transverse. The mechanical properties of calcite-cemented sandstone were examined using standard uniaxial compressive strength (UCS) and Brazilian tensile strength (BTS) tests. In addition, fracture properties such as fracture toughness, consumed energy and crack propagation velocity were examined with cracked chevron notched Brazilian disk (CCNBD) tests. Digital Image Correlation (DIC), a non-contact optical measurement technique, was used for both strain and crack propagation velocity measurements along the bedding plane orientations. Finally, environmental scanning electron microscope (ESEM) was employed to investigate the microstructural damages produced in calcite-cemented sandstone specimens before and after CCNBD tests. As results, both mechanical and fracture properties reduced significantly when specimens were saturated. The effects of water on fracture properties (fracture toughness and consumed energy) were predominant in divider specimens when compared with arrester and short transverse specimens. Whereas crack propagation velocity was faster in short transverse and slower in arrester, and intermediate in divider specimens. Based on ESEM data, water in the calcite-cemented sandstone induced microstructural damages (microcracks and voids) and increased the strength disparity between cement/matrix and rock forming mineral grains, which in turn reduced the crack propagation resistance of the rock, leading to lower both consumed energy and fracture toughness ($K_{IC}$).

• 터널과지하공간
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• 제6권2호
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• pp.131-143
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• 1996

In-situ survey and laboratory rock test were carried out for rating rock mass around the tunnel that some failures had been occurred in Danyang limestone quarry. For rating rock mass, several methods such as RMR, Q-system, rock strength etc. were applied. The stability analysis on tunnel was evaluated by numerical method FLAC. And The block theory using streographic projection was also applied for stability analysis. The 3-4 major discontinuity sets are distributed in rock mass around tunnel.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.431-438
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• 2003

The domestic design method for the shaft resistance of drilled shafts into a bedrock Is based on the empirical method, where the uniaxial compressive strength of rock specimen is utilized for calculation of the shaft resistance. This method has uncertainties in prediction of capacity of drilled shafts and result in uneconomic engineering design. Recently a new improved design method was suggested, which reflects important factors that affect the strength of pile sockets. Socket roughness is one of significant factors influencing the shaft resistance of drilled shaft socketed into rock In this paper roughness information for the shaft resistance design of socket pile was suggested on the basis of statistical analysis of data measured from wall surface In the bore holes of drilled shafts.

• Advances in materials Research
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• 제5권3호
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• pp.171-179
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• 2016

Fusion and characterization of bisphenol-A diglycidyl ether based thermosetting polymer mortars containing an epoxy resin, Fly ash and Rock sand are presented here for the Experimental study. The specimens have been prepared by means of an innovative process, in mild conditions, of commercial epoxy resin, Fly ash and Rock sand based paste. In this way, thermosetting based hybrid mortars characterized by a different content of normalized Fly ash and Rock sand by a homogeneous dispersion of the resin have been obtained. Once hardened, these new composite materials show improved compressive strength and toughness in respect to both the Fly ash and the Rock sand pastes since the Resin provides a more cohesive microstructure, with a reduced amount of micro cracks. The micro structural characterization allows pointing out the presence of an Interfacial Transition Zone similar to that observed in cement based mortars. A correlation between micro-structural features and mechanical properties of the mortar has also been studied.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2003년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.173-180
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• 2003

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.861-866
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• 2003

While coarse geomaterials with abundant fine particles are common, comparatively little information is available to know their engineering behaviour. In this study, the effects of fine particle content of coarse geomaterials on engineering properties, such as shear strength, deformability and permeability were investigated. It was known through large triaxial compression tests that when they are compared with good rock materials, the rock materials with abundant fine particles have different compaction characteristics, low shear strength, low stiffness, and low permeability.