암석재료 인장강도의 동적 증가계수 및 변형률 속도 의존성에 대한 실험적 연구 = An Experimental Study on the Dynamic Increase Factor and Strain Rate Dependency of the Tensile Strength of Rock Materials

국문 초록 (Abstract)

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료는 재료에 동하중이 가해질 때에는 큰 변형률속도 의존성을 보인다. 이는 취성재료의 역학적 성질이 하중속도에 따라 크게 변화할 수 있음을 의미한다. 이런 성질 때문에 취성재료의 변형률속도 의존성은 발파공학이나 암석동역학 문제를 풀 때 반드시 고려해야 할 중요한 사항들 중의 하나이다. 하지만 불행하게도 국내의 경우, 암석이나 여타의 취성재료들의 동적물성을 특성화하는 연구들은 아직 미진한 상태에 있다. 본 연구에서는 거창 화강암과 고강도 콘크리트 시편의 동적특성을 파악하기 위해 홉킨슨 압력봉을 이용하여 동적 인장시험을 실시하였다. 시험방법으로는 ISRM이 제안한 동적 압열시험과 박리시험을 채택하였다. 일반적으로, 고변형률속도 하에서는 후자의 방법이 더 우수한 것으로 알려져 있다. 이들 두 종류의 시험을 실시한 결과, 시편들의 동적 인장강도가 거의 비슷하게 나타났다. 하지만 저자들은 애초에 시험방법에 따라 측정강도가 상이할 것으로 예상했었다. 따라서 서로 다른 방법을 적용했음에도 측정 강도가 비슷하게 나타난 것은 오히려 시험과정에서 어떤 오류가 개입된 것으로도 볼 수 있으므로 후속연구를 통해 이 부분에 대해 상세조사를 수행할 예정이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Brittle materials such as rocks and concretes exhibit large strain-rate dependency under dynamic loading conditions. This means that the mechanical properties of such materials can significantly be varied according to load velocity. Thus, the strain-rate dependency is recognized as one of the most important considerations in solving problems of blast engineering or rock dynamics. Unfortunately, however, studies for characterizing the dynamic properties of domestic rocks and other brittle materials are still insufficient in the country. In this study, dynamic tensile tests were conducted using the Hopkinson pressure bar apparatus to characterize the dynamic properties of Geochang granite and high-strength concrete specimens. The dynamic Brazilian disc test, which is suggested by ISRM, and the spalling method were applied. In general, the latter is believed to have some advantages in experiments under high-strain rate deformation. It was found from the tests that there were no significant difference between the dynamic tensile strengths obtained from the two different test methods for the two materials given. However, this was not the expected result before the tests. Actually, authors expected that there be some differences between them. Hence, it is thought that further investigations are needed to clarify this results.

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