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Characteristics of Creep Deformation Behavior of Granite under Uniaxial Compression
Jee-Soo Hong(홍지수),Seokwon Jeon(전석원) 한국암반공학회 2004 터널과지하공간 Vol.14 No.1
암석의 시간 의존 변형거동은 암석의 가장 근본적인 역학적 성질 중의 하나이며, 크립거동의 특성과 메커니즘에 대한 연구는 지하암반구조물의 장기적 안정성을 평가하는데 필수적이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 화강암을 대상으로 단축압축하중 하에서 크립시험을 실시하였고 수분과 응력수준을 달리하여 각각의 조건에 따른 크립 특성을 비교, 분석하였다. 크립시험 결과 화강암은 l차, 2차 및 3차로 확연히 구분된 크립거동을 보였다. 1차 크립거동은 대체로 24시간 내에 종결되었으며, 2차 크립 변형률은 단축압축강도에 대한 재하응력의 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 일정 응력하에서 화강암의 최대강도는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 완전포화된 시료는 자연건조된 시료보다 훨씬 큰 크립 변형량 및 변형률을 보였으며, 포화시료의 파괴강도 및 파괴시간은 급격히 감소하였다. 본 연구의 크립시험 결과를 버거모델(Burger’s model) 및 이전 연구지들에 의해 제안된 두 개의 경험적 모델에 적용하여 크립의 유동상수를 구하였다. 세 개의 모델 모두 화강암의 크립거동을 잘 나타내었으나, 그 중 버거모델이 실험결과와 가장 잘 일치하였다. 각각의 모델에서 결정된 유동상수들은 함수량과 응력수준에 영향을 받았다. 또한 본 실험결과에 기초하여 자연건조 및 완전포화된 화강암 시료에 대하여 응력수준과 시간의존변형의 경험적 관계식을 유도하였다. Investigation of the time-dependent behavior of rock and the associated mechanisms are of key interest in long-term stability analysis of many engineering applications. Tn this study, creep tests were performed on Daejeon granite samples of 25.4 ㎜ diameter under uniaxial compression at varying stress levels. The effect of moisture was investigated by testing both air-dried and fully water-saturated samples. The creep behavior of Daejeon granite exhibited three distinctive stages of primary, secondary and tertiary creep. The ultimate strength of granite under a constant stress decreased considerably with time. Saturation and immersion of the test specimen in water markedly increased the total creep strain as well as the secondary creep rate. The experimental creep curves are fitted to Burger's model as well as two other empirical models suggested by previous researchers. A number of the parameters determined tor each model are dependent on stress and influenced by the presence of water. Based on the experimental results, an empirical relation between the applied stress and the time-dependent strain is established separately tor each air-dried and fully water-saturated Daejeon granite.
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