시추코어를 이용한 암석의 mode II 파괴인성 시험법 개발과 적용

정용복; 박의섭; 김현우

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자료유형: 학술저널

저자정보: 정용복 (한국지질자원연구원) 박의섭 (한국지질자원연구원) 김현우 (한국지질자원연구원)

저널정보: 한국암반공학회 터널과 지하공간 터널과 지하공간 제26권 제5호 (통권 제124호)

발행연도: 2016.10

수록면: 396 - 408 (13page)

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암석파괴역학은 토목공학과 암반공학의 다양한 분야에서 널리 적용되는 학문이다. 그러나 대부분의 암반공학 문제에서 mode Ⅱ 거동이 우세함에도 불구하고 관련 연구는 mode Ⅰ 거동에 대한 것이 대부분이다. 현재 mode Ⅰ의 경우 4개, mode Ⅱ 파괴인성의 경우 단 한 개의 ISRM 표준시험법이 있다. 본 연구에서 제안하는 새로운 시험법은 문헌조사를 통해서 필요조건으로 구속압 가능 여부, 노치성형의 용이성, 기존 시험장비의 활용, 단순한 시험절차를 정하고 이에 부합하도록 개발하였으며 SCC(Short Core in Compression)로 이름을 정하였다. Mode Ⅱ 파괴인성 계산에 필요한 응력확대계수 계산식을 3차원 수치해석을 통해 선하중과 분포하중 조건에 대해서 구하였고 노치성형을 위한 지그도 제작하였다. 개발된 시험법을 MTS 시스템을 사용하여 화강암에 적용하였으며 가압속도는 0.002 ㎜/s로 하였다. 시험 결과 2.33 ㎫√m의 mode Ⅱ 파괴인성을 얻었다. 동일한 화강암블록에서 확보한 시험편에 대하여 간접인장시험으로 구한 mode Ⅰ 파괴인성은 1.12 ㎫√m였다. 따라서 K<SUB>IIC</SUB>/K<SUB>IC</SUB> = 2.08로 mode Ⅱ 파괴인성이 mode I보다 크게 나타났다. 또한 비교적 매끄러운 파괴면과 암분의 생성을 통하여 SCC 시험법이 mode Ⅱ 거동을 잘 표현함을 확인하였다. 따라서 제안된 SCC 시험법은 암석의 mode Ⅱ 파괴인성을 결정하는 데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

#Fracture toughness #Mode Ⅱ #Stress intensity factor #Acoustic emission #Granite #파괴인성 #응력확대계수 #미소파괴음 #화강암

참고문헌 (21)

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[단행본] - 한국암반공학회 / 2010 / 암석표준시험법 / 도서출판 씨아이알 : 123 ~

[학술지(정기간행물)] - Backers T. / 2002 / Rock fracture toughness testing in Mode II-punch-through shear test / Int. J. Rock Mech. Min. Sci 39 : 755 ~ 769

[학술지(정기간행물)] - Fowell R. J. / 1995 / Suggested methods for determining mode I fracture toughness using cracked cheveron notched Brazilian disc specimens / Int. J. Rock Mech. Min. Sci 32 (1) : 57 ~ 64

[학술지(정기간행물)] - Guo H. / 1993 / Rock fracture-toughness determination by the Brazillian test / Engineering Geology 33 (3) : 177 ~ 188

[학술지(정기간행물)] - ISRM / 1979 / Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials / Int. J. Rock Mech. Min. Sci 16 : 135 ~ 140

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