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PFC3D에서의 폭원모델링 기법의 개발 및 적용
Development and Application of an Explosion Modeling Technique Using PFC

최병희   (한국지질자원연구소  ); 양형식   (전남대학교 건설지구환경공학부UU0001112  ); 류창하   (한국지질자원연구소  );
  • 초록

    본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.


    An explosion modeling technique was developed by using the spherical discrete element code, PFC3D, which can be used to model the dynamic stress wave propagation phenomenon. The modeling technique is simply based on an idea that the explosion pressure should be applied to a PFC3D particle assembly not in the form of an external force (body force), but in the form of a contact force (surface force). According to this concept, the explosion pressure is applied to the wall particles by the scheme of radius expansion/contraction of inner-hole particles. The output wall force is compared to the input hole pressure in every time step, and a correction routine is activated to control the radius multiplier of the inner-hole particles. A comparative blast simulation far a cement mortar block of $80\times90\times80mm$ was conducted by using the conventional explosion modeling method and the new one. The results of the simulation are presented in a qualitative fashion.


  • 주제어

    폭원모델링 .   발파 .   시멘트 모르타르.  

  • 참고문헌 (11)

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    4. Brinkmann, J. R., 1990, An Experimental Study of the Effects of Shock and Gas Penetration in Blasting, Proc. 3rd Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting 
    5. Brinkmann, J. R., 1987, Separating Shock Wave and Gas Expansion Breakage Mechanisms, Proc. 2nd Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, W. L. Fourney and R. D. Dick, Eds., Bethel, Connecticut, Society for Experimental Mechanics, pp. 6-15 
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    10. Henrych, J., 1979, The Dynamics of Explosion and Its use, Elsevier Scientific Company 
    11. Potyondy, D.O., and P. A. Cundall, 1996, Modeling of Shock- and Gas-Driven Fractures Induced by a Blast Using Bonded Assemblies of Spherical Particles, Rock Fragmentation by Blasting, Balkema, Rotterdam, pp. 55-61 

 저자의 다른 논문

  • 양형식 (97)

    1. 1990 "노천굴발파의 진동특성과 입지상수 결정에 관한 연구" 화약·발파 = Explosives & blasting 8 (4): 23~29    
    2. 1991 "블록이론에 의한 불연속성 암반내 터널의 안정성 해석" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 1 (1): 66~74    
    3. 1992 "지표발파의 진동특성에 관한 기초연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 2 (2): 199~211    
    4. 1993 "파괴조건식의 변환과 적용연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 3 (2): 163~166    
    5. 1994 "암반내 열접중을 고려한 고준위 폐기물 캐니스터의 배열설계" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 4 (3): 256~260    
    6. 1995 "암석역학 전문자 시스템(ROMES)에 의한 암반분류 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 5 (1): 41~47    
    7. 1996 "방사성폐기물 지층처분을 위한 화강암의 열역학적 파괴거동 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 6 (1): 69~74    
    8. 1996 "가속신경망에 의한 암반물성의 추정" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 6 (4): 316~325    
    9. 1997 "암 발파에서의 소음.진동 규제기준과 저감 방안" 소음진동 = Journal of KSNVE 7 (4): 555~560    
    10. 1997 "고온하 화강암의 변형 및 파괴거동에 관한 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 7 (2): 130~135    

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