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박병기(Byung-Ki Park),이창수(Chang-Soo Lee),전석원(Seokwon Jeon) 한국암반공학회 2007 터널과지하공간 Vol.17 No.3
암반의 역학적 변형거동과 안정성은 불연속면의 역학적 특성에 크게 좌우되기 때문에 터널이나 암반구조물의 안정성 해석 및 설계를 위해서는 반드시 암반 불연속면의 역학적 성질을 규명할 필요가 있다. 지하암반 절리면의 실제 거동을 실내에서 정확히 모사하기 위해 본 연구에서는 일련의 일정 수직강성 조건하 직접 전단시험을 수행하여 초기 수직응력, 전단속도 그리고 절리면의 거칠기가 거친 화강암 절리면의 전단거동특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 일정 수직강성 조건에서 거친 암석절리에 대한 시험 결과 전단거동은 일반적으로 1차 정점 전단응력에서의 전단응력 감소 정도에 따라 크게 두 가지 형태의 전단거동을 보이는 것으로 구분되었다. 초기 수직응력이 증가함에 따라 정점 전단변위와 1차 정점 전단응력은 증가하지만 마찰각과 정점 마찰계수의 경우 감소하는 것으로 나타났으며, 전단강성과 평균마찰계수의 경우는 초기 수직응력에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 거친 절리에 대한 전단속도의 영향은 초기 수직응력이 낮은 경우 일부 전단변수들에서 약간 관찰되었으나 수직응력이 증가함에 따라 대부분의 전단시험 결과변수들에서 전단속도의 영향은 미미하였다. 거칠기에 따른 전단거동의 변화를 분석하였으나 명확한 관련성이 나타나는 경우보다 시료간의 편차가 심한 경우가 많았다. Stability and mechanical deformation behavior of rock masses are highly dependent on the mechanical characteristics of contained discontinuities. Therefore, mechanical characteristics of the discontinuities should be considered in the design of tunnel and underground structures. In this study, direct shear tests for rough granite joints were carried out under constant normal stiffness conditions. Effects of initial normal stress, shear velocity, and surface roughness on the characteristics of shear strength and deformation behaviors were examined. Results of shear testing under constant normal stiffness conditions reveal that shear behaviors could be classified into two categories, based on the amount of decrease in shear stress at the first peak shear stress. With initial normal stiffness increasing, it turned out that shear displacement at peak stress and the first peak shear stress increased, however friction angle and friction coefficient showed decrease. In case of shear stiffness and average friction coefficient, it turned out that they are not dependent on the initial normal stress. Minor effects of shear velocity on rough joints were observed in several shear quantities. However, the effects of shear velocity were insignificant regardless of the normal stress increase. Change of shear strength and deformation characteristics on joint roughness were examined, however, it turned out that the variations were attributed to deviation of shear test specimens.
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일정수직강성(CNS) 조건에서 절리면 전단거동에 관한 연구
김용준(Yong-Jun Kim),이영휘(Young-Huy Lee),김선기(Sun-Ki Kim),김주화(Ju-Hwa Kim) 한국암반공학회 2005 터널과지하공간 Vol.15 No.5
전단하중을 받는 암반의 전단특성은 절리면의 구조적인 특징뿐만 아니라 암반 주변의 경계조건에 의해서도 영향을 받는다. 암반블록의 경계조건은 절리면이 받고 있는 응력상태를 기준으로 4가지로 구분할 수 있다. 일반적으로 주로 사용되는 CNL 조건의 전단시험에서 얻어지는 전단강도는 다른 경계조건에서 얻어지는 것보다 낮은 전단강도를 나타내며 그 거동도 다른 것으로 나타났다. 본 연구에서는 일정수직하중(CNL) 시험결과를 정규화한 그래픽 방법을 이용하여 일정수직강성(CNS) 조건의 전단거동을 모사할 수 있었다. Apart from the geometric features of the rock joints, the shear characteristics of rock mass subject to shear force are also significantly affected by the boundary conditions in the neighborhood of the rock mass. The boundary conditions of the rock mass can be classified into 4 categories according to the stress state of the rock joint, of which the constant normal load (CNL) is the most used for shear test and produces the lowest shear strength and different behavior. In this study, the shear behavior under constant normal stiffness condition was able to replicated by the graphic method normalized by the test results under constant normal stress condition.
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일정수직강성조건의 직접전단시험을 통한 말뚝-암반 경계면의 전단거동 분석
정상섬(Jeong Sang Seom),우상윤(Woo Sang Yoon),설훈일(Seol Hoon Il) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 C Vol.27 No.4
본 연구에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 전단거동 분석을 위하여, 기존 문헌 및 실내외시험을 수행하여 암반 거칠기를 정량화하였으며 말뚝-암의 경계면의 전단거동을 모사할 수 있는 일정수직강성도(CNS) 전단시험을 수행하여 암의 거칠기, 일축압축강도, 초기수직응력 등에 따른 암석과 콘크리트 부착면의 전단거동을 파악하였다. 이를 토대로 암석시편의 거칠기 및 일축압축강도 뿐만 아니라 거칠기의 탄성압축에 의한 영향을 반영 가능한 전단 강도식을 산정하였으며, CNS 직접전단시험 결과와의 비교분석 결과 본 제안식이 전단거동의 여러 영향요소들을 적절히 반영하고 있음을 알 수 있었다. 또한 본 제안식과 기존의 국내 기준식을 통하여 산정된 말뚝-암 시편의 전단강도의 비교분석 결과, 본 제안식을 통해 산정된 최대전단강도는 암석시편의 거칠기와 초기수직응력이 커질수록 기존 기준으로부터 산출된 최대전단강도에 비해 상당히 크게 나타냄을 알 수 있었다. This paper described the theoretical shear strength function proposed to predict the shear behavior of pile-rock joint under constant normal stiffness condition. The quantified values of rock socket roughness were determined through previous studies and this study. Constant normal stiffness direct shear tests were carried out to quantify the shear behavior characteristics based on major influencing factors of shear behavior such as asperity angle, unconfined compressive strength, initial confining stress. Based on CNS test results, this paper proposed the shear strength function simulating the major influencing factors of shear behavior of pile-rock joint, including asperity angle, unconfined compressive strength and elastic compression displacement as well. The proposed function was verified by the CNS test result performed to artificial rocks molded to describe regular asperities, granite and gneiss. Through comparisons with the CNS test results, it is shown that the shear strength function by this study is in good estimation with the general trend observed by the tests. Through comparisons of the maximum shear strength between the domestic criterion of shaft resistance and shear strength function of this study, it was shown that the maximum shear strength by the function of this study considerably increased than the strength by the doemstic criterion along with the higher asperity angle and initial confining stress.
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