본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준과 Hoek-Brown파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다. 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준을 적용한 결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 5.35 MPa, 내부마찰각은 $50.25^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 16.99 MPa, 내부마찰각은 $60.66^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.33 MPa, 내부마찰각은 $37.05^{\circ}$이다. 암석의 Hoek-Brown의 파괴규준에 대한 회귀분석결과를 토대로 암석의 점착력과 내부마찰각을 선정할 수 있다. 표선리 현무암의 경우 점착력은 4.77 MPa, 내부마찰각은 $52.47^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 14.69 MPa, 내부마찰각은 $60.70^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 $47.60^{\circ}$이다. 이상의 결과를 토대로 Mohr-Coulomb의 파괴포락선과 Hoek-Brown의 파괴규준으로부터 추정된 파괴포락선을 비교한 결과 Hoek-Brown의 파괴규준은 Mohr-Coulomb의 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다.
본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준과 Hoek-Brown파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다. 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준을 적용한 결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 5.35 MPa, 내부마찰각은 $50.25^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 16.99 MPa, 내부마찰각은 $60.66^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.33 MPa, 내부마찰각은 $37.05^{\circ}$이다. 암석의 Hoek-Brown의 파괴규준에 대한 회귀분석결과를 토대로 암석의 점착력과 내부마찰각을 선정할 수 있다. 표선리 현무암의 경우 점착력은 4.77 MPa, 내부마찰각은 $52.47^{\circ}$이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 14.69 MPa, 내부마찰각은 $60.70^{\circ}$이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 $47.60^{\circ}$이다. 이상의 결과를 토대로 Mohr-Coulomb의 파괴포락선과 Hoek-Brown의 파괴규준으로부터 추정된 파괴포락선을 비교한 결과 Hoek-Brown의 파괴규준은 Mohr-Coulomb의 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다.
In this study, a series of triaxial tests on Jeju basalt were carried out and then rock strength parameters were estimated by the Mohr-Coulomb failure criterion and the Hoek-Brown failure criterion using the test results. The characteristics of both failure criterions were investigated through compa...
In this study, a series of triaxial tests on Jeju basalt were carried out and then rock strength parameters were estimated by the Mohr-Coulomb failure criterion and the Hoek-Brown failure criterion using the test results. The characteristics of both failure criterions were investigated through comparing the estimated rock strength parameters. As the result of the Mohr-Coulomb criterion, the cohesions and the internal friction angles are determined as 5.35 MPa and $50.25^{\circ}$ of Pyoseonri basalt, 16.99 MPa and $60.66^{\circ}$ of Trachy-basalt, and 2.33 MPa and $37.05^{\circ}$ of Scoria, respectively. The cohesions and internal friction angles were estimated by the Hoek-Brown failure criterion in the basis of the results of regression analysis. The cohesions and the internal friction angles are determined as 4.77 MPa and $52.47^{\circ}$ of Pyoseonri basalt, 14.69 MPa and $60.70^{\circ}$ of Trachy-basalt, and 2.22 MPa and $47.60^{\circ}$ of Scoria, respectively. As the result of comparison between the Mohr-Coulomb failure criterion and the failure envelope predicted by the Hoek-Brown criterion, the cohesion estimated by the Hoek-Brown criterion is usually lower than that obtained from the Mohr-Coulomb criterion, whereas the friction angle estimated by the Hoek-Brown criterion is higher than that obtained from the Mohr-Coulomb criterion.
In this study, a series of triaxial tests on Jeju basalt were carried out and then rock strength parameters were estimated by the Mohr-Coulomb failure criterion and the Hoek-Brown failure criterion using the test results. The characteristics of both failure criterions were investigated through comparing the estimated rock strength parameters. As the result of the Mohr-Coulomb criterion, the cohesions and the internal friction angles are determined as 5.35 MPa and $50.25^{\circ}$ of Pyoseonri basalt, 16.99 MPa and $60.66^{\circ}$ of Trachy-basalt, and 2.33 MPa and $37.05^{\circ}$ of Scoria, respectively. The cohesions and internal friction angles were estimated by the Hoek-Brown failure criterion in the basis of the results of regression analysis. The cohesions and the internal friction angles are determined as 4.77 MPa and $52.47^{\circ}$ of Pyoseonri basalt, 14.69 MPa and $60.70^{\circ}$ of Trachy-basalt, and 2.22 MPa and $47.60^{\circ}$ of Scoria, respectively. As the result of comparison between the Mohr-Coulomb failure criterion and the failure envelope predicted by the Hoek-Brown criterion, the cohesion estimated by the Hoek-Brown criterion is usually lower than that obtained from the Mohr-Coulomb criterion, whereas the friction angle estimated by the Hoek-Brown criterion is higher than that obtained from the Mohr-Coulomb criterion.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 이에 대한 역학적 거동을 분석하고자한다. 특히, 기존에 제안된 암석의 파괴기준을 적용하여압축강도정수를 산정하고 이를 서로 비교하고자 한다.
본 연구에서는 방향성을 잃지 않고 교란 및 훼손을최소로 한 시료를 얻고자 하였으며, 오차를 최소로 하기위히여 시료채취깊이를 표시하여 동일시험에는 1m 내의동일깊이의 시료를 사용하였다. 전술한 바와 같이 시료채취지역에는 표선리 현무암, 조면암질 현무암, 비현정질현무암, 감람석 현무암, 서귀포층, U층 등이 분포하고있다.
본 연구에서는 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아에 대한 삼축압축시험을 실시하여 역학적 거동을분석하고자 한다. 암반에 설치되는 각종 구조물의 안정성을 평가하기 위해서는 암반의 역학적 특성을 파악하는것이 필수적이다.
가설 설정
5(a)에서 보는 바와 같이 포물선의 형태이지만, 일반적으로 Fig. 5(b)에서 보는 바와같이 직선의 형태로 가정한다. Fig.
제안 방법
그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교 검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다. 이들 결과를 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 암석의 Mohr-Coulomb파괴 규준과 Hoek- Brown파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 각각의 파괴규준에 의해 산정된 강도정수를 비교 검토하여 각각의 파괴규준에 대한 특성을 고찰하였다.
이를 위하여 서귀포시 성산읍 일대에 대한 시추를 실시하여 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아 시료를채취하였다. 이와 같이 채취된 시료를 대상으로 삼축압축시험을 실시하고, 시험결과를 토대로 암석의 파괴기준을적용하여 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아의강도정수를 산정하고 이를 비교분석하였다.
제주도 현무암에 대한 강도정수를 산정하기 위하여삼축압축시험을 실시하였다 . 삼축압축시험에서는 암석 시료에 먼저 구속압을 가한 후 축방향으로 압축력을 가하여파괴가 발생될 때까지 하중과 변형량을 측정하였다.
채취된 암석시료는 diamond thin-wall bit의 탈착이 가능한 코어링 기계를 이용하여 BX크기로 제작하였다. 본 연구에 사용된 암석시편으로서 공시체의 직경은 43 mm, 높이는 86 mm로 제작하였다.
특히, 기존에 제안된 암석의 파괴기준을 적용하여압축강도정수를 산정하고 이를 서로 비교하고자 한다. 이를 위하여 서귀포시 성산읍 일대에 대한 시추를 실시하여 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아 시료를채취하였다.
한편 압열인장강도시험 (Brazilian test)을 실시하여 인장응력을 측정하였다. 측정결과 인장응력은 표선리 현무암의 경우 -2.
대상 데이터
1은 본 연구에서 이용된 제주도 현무암의 시료 채취 위치를 나타낸 것이다. Fig. 1에서 보는 바와 같이 시료 채취지역은 제주특별자치도 서귀포시 성산읍 일원에 위치하고 있으며 해발표고는 90.21 m이다. 해안과의 직선거리는 약 3.
공시체의 직경은 43 mm, 높이는 86 mm로서 BX 크기를 사용하였으며, 직경에 대한 높이의 비는 2.Q으로 하였다.
제작하였다. 본 연구에 사용된 암석시편으로서 공시체의 직경은 43 mm, 높이는 86 mm로 제작하였다. Fig.
특히, 기존에 제안된 암석의 파괴기준을 적용하여압축강도정수를 산정하고 이를 서로 비교하고자 한다. 이를 위하여 서귀포시 성산읍 일대에 대한 시추를 실시하여 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아 시료를채취하였다. 이와 같이 채취된 시료를 대상으로 삼축압축시험을 실시하고, 시험결과를 토대로 암석의 파괴기준을적용하여 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아의강도정수를 산정하고 이를 비교분석하였다.
이론/모형
10은 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험에 대한결과를 토대로 Mohi의 응력원을 작도하고, Mohr-Coulomb 의 파괴포락선을 도시한 것이다. Mohr-Coulomb의 파괴 포락선을 이용하여 점착력과 내부마찰력을 산정하였다. Fig.
Q으로 하였다. 삼축압축시험시 측방변형은 측정하지 않았으며, 삼축 셀 내의 봉압력은 각각 5, 10, 20 MPa를 사용하였고, 기타조건은 ISRM 기준에 준하였다. Fig.
성능/효과
(1) 삼축압축시험에 의한 최대축차응력 및 압열인장시험에 의한 최대인장응력은 조면암질 현무암이 가장 크고, 그 다음으로 표선리 현무암이 크며, 스코리아가 가장 작은것으로 나타났다.
(2) 암석의 Mohr-Coulomb파괴규준을 적용한 결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 5.35 MPa, 내부마찰각은 50.25°이고, 조면암질 현무암의 경우 점착력은 16.99 MPa, 내부마찰각은 60.66°이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.33 MPa, 내부마찰각은 37.05°이다.
(3) 암석의 Hoek-Brown의 파괴규준에 대한 회귀분석결과를 토대로 암석의 점착력과 내부마찰각을 선정할 수 있으며, 선정결과 표선리 현무암의 경우 점착력은 4.77 MPa, 내부마찰각은 52.47°이고, 조면암질 현무암의경우 점착력은 14.69MPa, 내부마찰각은 60.70°이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 47.60°이다.
(4) Mohr-Coulomb의 파괴포락선과 Hoek-Brown파괴규준으로부터 추정된 파괴포락선을 비교한 결과 Hoek-Browne| 파괴규준은 Mohr-Coulombel 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다.
8은 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험에 대한결과를 나타낸 것으로 횡축에는 축변형량을 도시하고 종축에는 축차응력을 도시하였다. Fi&8(a)은 표선리 현무암에 대한 삼축압축시험결과를 나타낸 것으로 하중이 증가함에 따라 변형량이 증가하다가 감소하는 것으로 나타났다. 최대 축차 응력은 구속압이 5 MPa일 경우 37.
그리고 낮은 구속압에서는 두 파괴규준사이의 강도차이가 적게 발생되지만 높은 구속압에서는 강도차이가 크게발생됨을 알 수 있다. 특히 스코리아의 경우 두 파괴규준사이의 구속압이 더 크게 발생됨을 알 수 있다.
47°인 것으로 나타났다. 그리고 조면암질 현무암의 경우 점착력은 14.69 MPa, 내부마찰각은 60.70°이며, 스코리아의 경우 점착력은 2.22 MPa, 내부마찰각은 47.60°인 것으로 나타났다.
따라서 삼축압축시험에 의한 최대축차응력 및 압열인장시험에 의한 최대인장응력은 조면암질 현무암이 가장크고, 그 다음으로 표선리 현무암이 크며, 스코리아가 가장작은 것으로 나타났다.
이상의 결과로 보아 Hoek-Brown의 파괴규준은 Mohr- Coulomb의 파괴규준보다 점착력은 대체로 낮게 평가되는 반면, 내부마찰각은 크게 평가되고 있다. 이와 같이 암석의 점착력과 내부마찰각은 파괴규준에 따라 서로 다르게 나타나므로 암석의 파괴규준 선정시 신중한 결정이 필요할 것으로 판단된다.
Fi&8(a)은 표선리 현무암에 대한 삼축압축시험결과를 나타낸 것으로 하중이 증가함에 따라 변형량이 증가하다가 감소하는 것으로 나타났다. 최대 축차 응력은 구속압이 5 MPa일 경우 37.53 MPa, 구속압이 lOMPa일 경우 91.72MPa 그리고 구속압이 20MPa일 경우 162.65 MPa인 것으로 나타났다. Fig.
8(b)는 조면암질 현무암에 대한 삼축압축시험결과를 나타낸 것으로 역시 하중이 증가함에 따라 변형량이 증가하다가 감소하는 것으로 나타났다. 최대축차응력은 구속압이 5 MPa일 경우 168.64 MP& 구속압이 lOMPa일 경우 321.10MPa 그리고 구속압이 20 MPa일 경우 434.44 MPa인 것으로 나타났다. Fig.
8(c)는 스코리아에 대한 삼축압축시험결과를 나타낸 것으로 하중이 증가함에 따라 변형량이 증가하다가 감소하는 것으로 나타났다. 최대축차응력은 구속압이 5 MPa일 경우 23.14MPa, 구속압이 10 MPa일 경우 47.93 MPa 그리고 구속압이 20 MPa일 경우 69.96 MPa인 것으로 나타났다.
한편 압열인장강도시험 (Brazilian test)을 실시하여 인장응력을 측정하였다. 측정결과 인장응력은 표선리 현무암의 경우 -2.78 MPa이고, 조면암질현무암의 경우 -728 MPa 이며, 스코리아의 경우 -1.33MPa인 것으로 나타났다.
참고문헌 (11)
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Griffith, A. A., 1921, The phenomena of rupture and
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