• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.339-344
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• 2004

침식에 따른 횡방성 암반의 초기응력비 변화를 수치해석적으로 구하여 등방성의 경우 및 이론해와 비교한 결과 횡등방성의 영향은 크지 않아 초기지응력비가 작고 침식심도가 깊을 때만 고려하는 것이 좋을 것으로 판단되었다. 수치해석에 의한 응력과 이론적인 값의 차이는 초기 지응력비가 클수록 또 침식되는 깊이가 증가할수록 증가하였다. 또 침식 후의 초기응력비는 심도가 깊어짐에 따라 초기 응력비로부터 발산하였다. 이를 감안하여 침식에 따른 초기응력비 산정식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권1호
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• pp.59-63
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• 2001

이방성 암석에서 결정되어야 할 탄성상수의 수는 전부 9개이므로 실험적으로 얻기 매우 어렵다. 대부분의 암반체는 등방성 또는 펑면이방성으로 해석할 수 있어 독립적 탄성상수의 수는 감소하며, 평면이방성체에서는 5개이다. 실험실 시험을 통하여 하나의 평면이방성체 시험편으로 얻을 수 있는 응력-변형률 관계식은 4개 뿐이므로 5개의 독립적 탄성상수를 결정하는 것은 이론적으로 불가능하다. Lekhnitskii는 많은 실험을 통하여 제 5의 관계식을 설정하여 이를 해결하였지만, 이 식은 이론적으로나 실제값과 비교하면 오차를 갖고 있다. 본 연구는 이방성체에서 응력-변형률의 관계와 탄성상수의 독립성에 대하여 설명하고 있으며, 한개의 평면이방성 시험편에서 5개의 독립적 탄성상수를 결정하는 실험실 시험법을 제시하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.288-295
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• 2005

암반은 여러 가지 지질학적 요인에 기인한 역학적 결함을 많이 포함하고 있기 때문에 이방성 거동을 보이는 경우가 대부분이다. 그러므로 안정한 암반구조물이나 암반기초의 설계를 위해서는 이방성 암반에서 응력분포의 특성을 이해하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 반무한 평면이방성 지반의 표면에 선하중이 작용할 때 지반에 야기되는 탄성응력 분포의 특성을 고찰하였다. 절리의 강성과 절리의 간격, 경사각이 응력분포 형태에 미치는 영향이 검토되었다. 절리면의 미끄러짐 조건으로 Mohr-Coulomb 식을 가정할 경우, 절리면을 통한 미끄러짐이 발생할 수 있는 영역에 대한 고찰도 수행되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.58-63
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• 2009

Biaxial compression test was conducted on a transversely isotropic synthetic jointed rock model for the understanding of the fracture behaviors of a sedimentary or metamorphic rocks with well developed bedding or foliation in uni-direction. The joint angles employed for the model are 30, 45, and 60 degrees to the horizontal, and the synthetic rock mass was made of early strength cement. From the biaxial compression test, initiation propagation of tensile cracks at norm to the joint angle was found. The propagated tensile cracks eventually developed rock blocks, which was dislodged from the rock mass. Furthermore, the propagation process of the tensile cracks varies with joint angle: lower joint angle model shows more stable and progressive tensile crack propagation. The experiment results were validated from the simulation by using discrete element method PFC 2D. From the simulation, as has been observed from the test, a rock mass with lower joint angle produces wider damage region and rock block by tensile cracks. In addition, a rock model with lower joint angle shows a progressive tensile cracks generation around the opening from the investigation of the interacted tensile cracks.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.391-399
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• 2005

본 연구에서는 횡등방성 암반에서 이방성 정도에 따른 응력 차와 3차원 주응력 하의 터널방향, 이방성 정도에 따른 터널 단면에서의 2차원 응력 차를 이론적으로 구하였다. 구해진 응력상황 하의 터널에 대하여 $FLAC^{2D}$를 이용하여 이방성 고려여부에 따른 천단, 측벽, 바닥의 응력 차를 비교${\cdot}$검토하였다. 그 결과 이방성을 무시할 경우 응력 조건에 무관하게 주응력의 크기와 방향이 다르게 나타나며, 이방성 정도가 커질수록 응력차가 증가함을 알 수 있다. 이방성의 방향에 따라 응력 차가 달리 나타나며, 특히 이방성의 방향이 x축으로부터 시계반대방향으로 $45^{\circ}$와 $135^{\circ}$에서 가장 큰 응력 차가 발생함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권2호
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• pp.165-172
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• 2000

이방성 암반의 역학적 거동은 해당 암반의 이방성 각도에 따라 다양한 거동을 하게 되므로 터널이나 지하구조물들이 이방성 암반 내에 위치하는 경우, 이러한 특성을 고려한 설계 및 시공이 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 먼저, 실내시험을 통하여 편마구조에 대한 역학적 특성을 규명하고 실내시험으로부터 구한 강도특성들을 이용하여 시험편 모델에 대한 유한차분해석을 수행하였으며, 시험편의 파괴메커니즘에 대한 수치해석적 분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 요약하면, 1)비교적 경암에 속하는 화강편마암임에도 불구하고, 퇴적층리나 불연속면을 가진 이방성 모델의 시험결과와 동일하게 편마구조의 각도변화에 따라 파괴강도의 경향을 뚜렷하게 구분할 수 있었으며, 전단강도시험을 제외하고 일반적으로 $\beta$:60$^{\circ}$에서 가장 적은 강도치를 나타내었다. 2) 횡등방성 모델을 이용하여 시험편에 대한 유한차분해석을 수행한 결과, 편마구조의 각도에 따라 응력분포 및 변형특성이 변화함을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.269-276
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• 2001

복합재료의 초음파검사는 매직의 탄성이방성으로 인해 빔스큐(beam skew)현상 등이 발생하기 때문에 등방성 재료의 검사에 비해 훨씬 어렵다. 그 동안의 많은 연구의 결과로서 이방성 재료 네 탄성파의 전파 현상에 대한 해석해법이 정립되어 있으나, 그 해석해가 매우 복잡하여 실제 문제의 해를 구하기 위해서는 수치적인 방법에 의존하여야 하는 경우가 많다. 본 연구에서는 횡등방 이방성(transversely isotropic)으로 가정할 수 있는 단일방향 섬유 복합재료 내 점원에 의한 초음파 전파의 해석해를 먼저 구하고, 이러한 복합재료를 질량-스프링 모델로 모델링하여 해석해에 상응하는 수치해를 구하였다. 그 결과, 초음파의 전파에 대한 수치해와 해석해가 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 동일한 수치해석법을 사용하여 초음파가 복합재료의 자유표면에서 반사되는 현상과 균일에 의해 산란되는 현상에 대한 수치해도 구하였으며 그 결과를 파동역학의 관점에서 고찰하였다. 본 연구에서 그 유효성이 확인된 수치 모델은 복합재료의 초음파검사를 시뮬레이션 함에 있어 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권1호
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• pp.30-39
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• 2006

Feasibility is studied for an application of the mass-spring lattice model (MSLM), a numerical model previously developed for unidirectional composites, to the numerical simulation of ultrasonic inspection of austenitic welds modeled as transversely isotropic. Fundamental wave processes, such as propagation, reflection, refraction, and diffraction of ultrasonic waves in such an inspection are simulated using the MSLM. All numerical results show excellent agreement with the analytical results. Further, a simplified model of austenitic weld inspection has been successfully simulated using the MSLM. In conclusion, a great potential of the MSLM in numerically simulating ultrasonic inspections of austenitic welds has been manifested in this work, though significant further efforts will be required to develop a model with field practicality.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.573-586
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• 2023

절리성 암반은 절리 또는 연약면에 의해 역학적인 이방성이 발현될 수 있으며 절리성 암반의 강도 및 변형 특성에 대한 이해는 지질공학 현장에서 주된 관심사이다. 본 연구는 마찰재료로 채택된 석고를 이용하여 단일절리를 포함하는 시료를 성형하고 진삼축시험을 통하여 진삼축 조건의 강도 및 변형 특성을 고찰하였다. 동일한 조건에서 수행한 개별요소법 기반의 삼차원 수치해석은 진삼축시험을 통하여 검증되었으며 타당성이 확보되었다. 수치해석 결과는 절리의 방향성과 더불어 현장의 주응력 조건이 절리성 암반의 강도 및 변형 특성 연구에 있어서 필수적인 요소임을 지시한다. 수치해석을 통하여 절리의 경사각 변화에 따라 산정한 횡등방성 암반의 강도는 중간주응력이 강화함에 따라 유의미한 증가를 나타내며, 증가의 폭은 절리의 경사 조건에 큰 영향을 받는다. 또한, 절리의 경사방향과 두 수평 주응력 방향 간의 상대적인 관계는 횡등방성 암반의 강도특성을 좌우하는 요인이다. 두 개의 절리군을 포함하는 암반의 강도는 경사가 더욱 급한 절리군이 전체 암반의 강도를 좌우한다. 두 절리군 중 한 절리군의 연속성이 짧아 암교 효과를 발휘하면 연속성이 상대적으로 긴 절리군의 방향성이 전체 암반의 강도를 좌우할 수 있다. 절리성 암반에 대한 기존의 삼차원 파괴기준식은 적용성 측면에서 한계도 있지만, 수치해석이 이를 보완하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.363-374
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• 2016

여러 가지 이유로 단일시험편에서 평면이방성 암석의 5개의 독립적 탄성상수를 결정해야 할 경우, Saint-Venant 근사식은 오랫동안 매우 유용하게 사용되어 왔다. 본 논문은 이 경험적 수식이 겉보기 탄성계수로 표현되는 수식으로 전환될 수 있음을 탄성이론에 근거한 수학적 전개를 통하여 밝히고 있다. 이렇게 전환된 수식은 이방성 각도에 단조증가하는 특성을 갖고 있으며, 이방성 암반의 초기응력측정에 유용하게 사용될 것이다. 문헌의 자료를 분석한 결과, $G^2$의 측정값은 각도와 관계없이 일정한 크기이며, Saint-Venant 근사식에 의하여 유도된 값보다 작은 것으로 분석되었다. 이러한 감분은 층상의 경계면에서 미끄러짐에 의하여 발생하는 것으로 판단되며, 미끄러짐에 의한 감소비율은 층상의 결합상태와 암석의 강도에 따라 유추될 수 있다. 이러한 분석들이 향후에 계속되어 자료가 누적된다면 감소비율을 규정할 수 있고, Saint-Venant 근사식의 수정을 통하여 단일시험편으로부터 탄성상수를 결정할 수 있을 것이다.