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평면이방성 암석의 변형특성 모델연구

A Model Study on Deformability of A Transversely Isotropic Rock

박찬|박의섭|박철환
한국암반공학회 (Korean Society for Rock Mechanics and Rock Engineering)|2008.08|터널과 지하공간 (TUNNEL AND UNDERGROUND SPACE)|제18권 제4호|pp. 252-262

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경사각변형특성평면이방성독립적 탄성상수제안식transversely isotropydeformabilityindependent elastic constantssuggested equationdip angle
주제분류자원공학

초록

한 개의 평면이방성 시험편의 일축압축시험을 통하여 얻을 수 있는 변형률은 최대 4개이므로 5개의 독립적 탄성상수를 이론적으로 결정할 수 없다. 이런 문제를 해결하기 위하여 Saint Venant에 의하여 가정식이 제안되었는데 Lekhnitskii는 실험 경험을 통하여 이 식을 재확인하였다. 그러나 이 식은 열동력학적인 탄성상수를 얻기 어려우며, 실험에서 이의 적용에는 한계가 있음이 경험적으로 발견되었다. 이에 새로운 가정식을 제안하였으며, 설정된 평면이방성 암석의 모델에서 이러한 제안식들의 적합성을 검토하였다. 그 결과 Lekhnitskii의 제안식은 경사각이 큰 시험편에는 유효하지만 25~30도 이하에서는 참값과 큰 오차를 보이는 결과로 해석되어 적용의 한계성이 있음이 밝혀졌다. 3개의 제안식들은 유효성이 각각 다르게 나타나는데 적합성은 시험편의 경사각에 좌우되며 탄성상수의 크기에 거의 무관한 것으로 판명되었다. 시험편의 경사각에 따라 가정된 식을 선택해야 하는 지침이 본 연구의 결과로 제공되었다.

Abstract

In the uniaxial compressive test of a single specimen of transversely isotropic rock, its 5 independent elastic constants can not be defined since maximum 4 independent strain measurements are available theoretically. In order to solve this problem, one equation proposed by Saint Venant in 19C and confirmed by Lekhnitskii through the test experiences has been used for long time. Accordign to authors’ experiences, however, this equation turned out to give erroneous elastic constants in some cases. Three new equations are suggested and their compatibilities are discussed in this paper. As the results of the analyses of the models, Lekhnitskii’s suggested equation is effective for the specimen with the high dip angle whereas it results in the large erred output for that with dip angle less than 25~30. It was found that the effectivenesses of three suggested equations and their compatibilities are subject to the dip angle and not to the amounts of elastic constants. Guide map to the selection of the compatible one of those suggested equations is presented as a result of the study.

참고문헌 (23)

  1. Flugge W., "Tensor analysis and continuum mechanics" (1972), Springer-Verlag
  2. Goodman R. E., "Introduction to rock mechanics" (1980), John Wiley & Sons
  3. 김호영, "이방성 암석에 대한 탄성계수의 실험적 결정", 터널과 지하공간, 5(4), pp.318~322 (1995)
  4. 박철환, "이방성 암석의 탄성상수 분석연구", 터널과 지하공간, 11(1), pp.59~63 (2001)
  5. 박찬, "이방성 암석의 탄성상수 결정을 위한 수식제안", Kigam Bulletin, 11(2) (2007)
  6. Amadei B., "Importance of anisotropy when estimating and measuring in situ stresses in rock", International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts, 33(3), pp.293~325 (1996)
  7. Talesnick M.L., "On the determination of elastic material parameters of transversely isotropic rocks from a single test specimen", Rock Mechanics and Rock Engineering, 28(1), pp.17~35 (1995)
  8. Talesnick M.L., "The elastic deformability and strength of a high porosity, anisotropic chalk", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38, pp.543~555 (2001)
  9. Lekhnitskii S. G., "Theory of elasticity of anisotropic elastic body" (1963), Holden-Day Inc.
  10. Barden L., "Stresses and displacements in a cross- anisotropic soil", Geotechnique, 13, pp.198~210 (1963)
  11. Itasca Inc., "FLAC version 5.0", pp.1~155 (2005), Command References
  12. 민기복, "공벽변형법에 의한 이방성 암반의 초기응력 측정에 관한 연구- 횡등방성 암석에 대한 실험실 모형 실험 및 수치해석", 터널과 지하공간, 12(4), pp.237~247 (2002), 한국암반공학회
  13. 최미진, "횡등방성 암반 내 터널의 이방성 해석", 터널과 지하공간, 15(6), pp.391~399 (2005), 한국암반공학회
  14. 정형래, "이방성 암반의 방향성과 측압조건을 고려한 터널 모형실험 연구", 터널과 지하공간, 16(4), pp.313~325 (2006), 한국암반공학회
  15. 이연규, "평면이방성 암반에서 선하중에 의한 응력분포 특성", 터널과 지하공간, 15(4), pp.288~295 (2005), 한국암반공학회
  16. 이연규, "임계면법을 이용한 횡등방성 암석의 강도 예측", 터널과 지하공간, 17(2), pp.119~127 (2007), 한국암반공학회
  17. 이연규, "임계면법을 이용한 횡등방성 암석의 이방성 인장강도 해석", 터널과 지하공간, 18(3), pp.194~201 (2008), 한국암반공학회
  18. Tonon F., "Effect of anisotropy on tunnel wall displacements behind a tunnel face", Rock Mechanics and Rock Engineering, 35(3), pp.141~160 (2002)
  19. Loureiro-Pinto J., "Determination of the elastic constants of anisotropic bodies by diametral compression tests", 4th ISRM Congress (1979)
  20. Homand F., "Characterization of the moduli of elasticity of an anisotropic rock using dynamic and static methods", International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts, 30(5), pp.527~555 (1993)
  21. Liao J-J., "Determination of dynamic elastic constants of transversely isotropic rocks using a single cylindrical specimen", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(7), pp.1045~1054 (1997)
  22. Wittke W., "Rock mechanics - Theory and applications with case histories" (1990), Springer-Verlag
  23. Worotnicki, "CSIRO triaxial stress measurement cell In: Comprehensive Rock Engineering", pp.3239~3394 (1993)

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