Constitutive Modeling for Resilient Behavior of Granular Materials under Repeated Loading

반복하중을 받는 입상재료의 회복탄성거동에 관한 구성모델

Numerous pavement response models rely on constitutive relationships to describe the response of granular materials. In this study, a nonlinear elastic constitutive model which is a function of bulk stress and octahedral shear stress is proposed to describe the resilient behavior of thick granular base courses under flexible airfield pavements. Special features of this model are its accuracy to predict the nonlinear resilient behavior, its simplicity to determine the material constants and its ability to model the secondary effect of decreasing the resilient modulus due to shear effects. In laboratory tests, the nonlinear resilient behavior of granular materials is investigated and values of resilient moduli are determined to provide data for verifying the proposed model. It is found that the resilient modulus is much more dependent on the states of stresses in terms of bulk stress and deviator stress than any other factors. Result of comparison shows that predicted values of resilient moduli are in good agreement with the measured values indicating that the proposed model is suitable to describe the nonlinear resilient behavior of the granular material with wide range of stress states which meet in airfield pavements.

많은 포장구조 거동 모델은 입상재료의 거동을 묘사하는 구성방정식에 의존하고 있다. 본 연구에서는 비행장 포장의 입상재료 기층의 거동 예측을 위하여, 체적응력(bulk stress)과 팔면체 전단응력(octahedral shear stress)의 함수로 표시된 구성모델이 제안되었다. 이 모델의 특징은 비선형거동을 정확히 예측할 수 있고, 모델상수를 간단히 구할 수 있으며 전단효과에 의한 회복탄성계수의 감소현상을 나타낼 수 있다. 실내시험을 통하여 입상재료의 비선행 회복탄성거동을 관찰하였으며, 제안된 모델을 입증하기 위해 회복탄성계수를 측정하였다. 체적응력과 축차응력이 회복탄성계수의 변화에 가장 주요한 변수임이 관찰되었으며, 실내시험 결과 제안된 모델식에 의한 회복탄성계수의 예측치가 실측치와 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 제안된 모델식은 비행장 포장에서 일어날 수 있는 광범위한 응력조건하의 입상재료의 회복탄성거동을 잘 묘사할 수 있음을 알 수 있다.