A Study of the Influence of Strain Gauge Location and Contact Conditions by Loading Platens on the Mechanical Behavior of Rock Specimens

암석공시체의 역학적 거동 해석에 미치는 변형율게이지 위치 및 단면구속 영향에 대한 연구

In this study, total strain was measured by LVDTs and local strains on the surface of specimens were measured by strain gauges. And axi-symmetrically elastoplastic FEM analyses was carried out for cylindrical specimens. Considering the influence of the restraint induced by the loading platen, in the case of H/D=1, the strain distribution on the side of a specimen is obviously affected by the condition of platen contact. Furthermore, it is clear that the larger H/D ratio becomes, the smaller the influence to the strain distribution is. For the smooth contact condition, the strain on the side is not influenced by the stiffness of the specimen, the shape and the scale effect, the strain distribution coincides with the nominal total strain. Whereas, in the case of rough contact condition, the strain distribution is remarkably affected. It is made clear that strain responses of hard rock specimens may more sensitive than these of soft rock specimens as a results of interaction between loading platens and specimen and the uniaxial strength of specimens may strongly depends on this interaction and stress-strain relation is affected by the contact condition.

LVDT에 의해 전체변형율이 측정되었고, 국부적 변형율은 변형율게이지에 의해 측정되었다. 또한 공시체에서의 응력 분포를 알기 위하여 유한요소법에 의한 축대칭 탄소성 해석을 하였다. 단면구속영향을 고려하면 H/D=1인 경우에 특히 구속영향을 크게 받는다. 또한 공시체 직경에 대한 공시체 길이가 길어질수록 영향을 적게 받는다는 것을 알 수 있다. 공시체와 재하판과의 접촉면에서 응력 및 변위 분포는 접촉하고 있는 두 재료의 탄성계수비와 접촉면의 마찰저항에 크게 좌우된다. 즉 암석공시체에 대한 재하판의 영향은 경암에서보다 연암에서 더 현저하다 또한 단면구속이 변형율 분포에 미치는 영향 및 치수효과는 강성이 큰 암석에서 현저하게 나타난다.