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단계적 충격하중에 의한 암석의 동적손상메커니즘에 관한 실험적 연구
조상호(Sang-Ho Cho),조슬기(Seul-Ki Jo),김승곤(Seung-Kon Ki),박찬(Chan Park),金子勝比古(Katsuhiko Kaneko) 한국암반공학회 2009 터널과지하공간 Vol.19 No.6
단계별 손상에 따른 취성재료의 동적손상메커니즘을 파악하고자 국내암석을 대상으로 스플릿 홉킨슨 압력바 시스템을 이용한 단계적 충격하중실험을 수행하였다. 실험시료 내 동적손상을 평가하기 위하여 고해상도 X-ray 단층촬영 시스템을 적용하였다. 그 결과 낮은 충격하중에서는 시료 내 전반적으로 축방향 균열 즉 수직균열이 발생하지만, 충격속도가 증가함에 따라 시료와 입사바 또는 전달바와의 접촉면에 구속효과가 발생하여 입사바와의 접촉면 중심부에 균열이 사라지는 경향을 보였다. 그러나 구속력을 적게 받는 시료의 원주표면 부근에서는 박리균열을 보였다. In order to investigate dynamic damage mechanism of brittle materials, Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) have been adapted to apply different impact levels to rocks in South Korea. High resolution X-ray Computed Tomography (CT) was used to estimate the damage in tested rock samples nondestructively. The cracks which are parallel to the loading axis are visible on the contact surface with the incident bar under lower level of impact. The surface cracks disappeared with increment of impact level due to confined effect between the incident bar and sample, while axial splitting are happened near the outer surface.
동적하중 하에서 석회암의 변형 및 파괴거동에 관한 실험적 연구
강명수(Myoung-Soo Kang),강형민(Hyeong-Min Kang),김승곤(Seung-Kon Kim),천대성(Dae-Sung Cheon),金子勝比古(Katsuhiko Kaneko),조상호(Sang-Ho Cho) 한국암반공학회 2012 터널과지하공간 Vol.22 No.5
동적하중 하에서 암석의 변형거동 및 파괴강도는 발파, 지진 또는 암반돌출의 지진동에 의한 지하구조물의 안정해석에 중요하다. 본 연구에서는 스플릿 홉킨슨 압력봉(SHPB) 충격실험시스템을 석회암시료의 일축압축시험과 압열인장시험에 적용하여 고변형률과 동적강도 평가를 수행하였다. 충격봉의 발사속도를 제어하여 파괴 강도 이하 동적응력 상태에서의 석회암시료의 동적응력-변형거동을 분석하였다. 시료 내 파괴여부 및 파괴양상을 파악하기 위하여 Micro-focus X-ray 단층촬영을 수행하였다. 동적 압축강도 실험결과, 석회암시료의 동적 압축강도는 변형율속도 의존성을 보였으며, 동적 압축파괴강도는 140 MPa 이상으로 평가되었다. 동적 압열인장 실험결과, 석회암시료의 동적 압열인장강도는 21 MPa 이상으로 정적 압열인장강도보다 3배 이상 높은 것으로 평가되었다. Information on the deformation behavior and fracture strength of rocks subjected to dynamic loadings is important to stability analyses of underground openings underground vibration due to rock blasts, earthquakes and rock bursts. In this study, Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) system was applied to estimate dynamic compressive and tensile fracture strengths of limestone and also examine deformation behavior of limestones under dynamic loadings. A micro-focus X-ray CT scanner was used to observe non-destructively inside the impacted limestone specimens. From the dynamic tests, it was revealed that the limestone have over 140MPa dynamic compressive strength and the strain-rate dependency of the strength. Dynamic Brazilian tensile strength of the limestone exceeds 21MPa and shows over 3 times static Brazilian tensile strength.
3차원 X-ray 단층 화상을 이용한 스카른 광석의 정량분석 연구
정미희 ( Mi Hee Jeong ),조상호 ( Sang Ho Cho ),정수복 ( Soo Bok Jeong ),김영훈 ( Young Hun Kim ),박재구 ( Jai Koo Park ),금자승비고 ( Katsuhiko Kaneko ) 한국광물학회 2010 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.23 No.3
스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존 형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다. A micro-focus X-ray computed tomography (CT) was employed to determine quantitative phase analysis of skarn Zn-Pb-Cu ore by nondestructive visualization of the internal mineral distribution of a skarn ore. The micro CT images of the ore were calibrated to remove beam hardening artifacts, and compared with its scanning electron microscope (SEM) images to set the threshold of CT number range covering sulfide ore minerals. The volume ratio of sulfide and gangue minerals was calculated 20.5% and 79.5%, respectively. The quantitative 3D X-ray CT could be applied to analyse the distribution of economic minerals and their recovery.