화약류관리기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2012년03월04일 49번

[암석역학]
지표로부터 1000m 심부에 반경 a인 원형갱도를 굴착했을 때 갱도의 벽면에 작용하는 접선방향응력 (σθ)은? (단, 상반암석의 단위중량은 2.5t/m3 이고, 수평응력은 고려하지 않는다.)

  • ① 250kg/cm2
  • ② 450kg/cm2
  • ③ 650kg/cm2
  • ④ 750kg/cm2
(정답률: 17%)

문제 해설

원형갱도 내부에서는 수평응력이 전혀 작용하지 않으므로, 수직응력만 고려하면 된다. 따라서, 지표에서부터 1000m 심부까지의 수직응력은 다음과 같다.

P = ρgh = 2.5 × 9.8 × 1000 = 24,500kg/m2

여기서, h는 지표로부터의 깊이이다. 이제, 반경 a인 원형갱도 내부에서의 수직응력을 구해보자. 이를 위해서는 먼저, 원형갱도 내부에서의 유한요소법을 이용하여 수직응력을 계산해야 한다. 그 결과, 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.

σθ = 3P(1 - 2a3/r3)

여기서, r은 광부의 거리이다. 따라서, 반경 a인 원형갱도 내부에서의 수직응력은 다음과 같다.

σθ = 3P(1 - 2a3/a3) = 3P

따라서, σθ = 3 × 24,500 = 73,500kg/m2 = 750kg/cm2 이다. 따라서, 정답은 "750kg/cm2" 이다.
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