지반의 지지력이 감소되는 것은 암석의 풍화 정도에 비례하는 것으로 잘 알려져 있다. 토목 구조물의 시공과 설계에서는 풍화에 의한 지반정수의 변화로 주로 화강암류의 풍화에 관한 결과가 흔히 인용된다. 본 연구는 우리나라 면적의 45.5 %를 점하는 화성암을 대상으로 풍화에 따른 화학적 변질지수와 지반정수의 변화를 고찰하였다. 제안된 다양한 풍화지수들을 다양한 암종에 적용하였으며, 유의성 분석을 통해서 지수간의 상관성이 높은 것을 확인하였다. 또한 화성암을 대상으로 하는 경우에는 다양한 풍화지수 중 화학적 변질지수 (CIA: Chemical Index of Alteration)가 가장 적용성이 높은 것으로 평가하였다. 화학적 변질지수는 신선 (F: Fresh) 내지 보통풍화 (MW: Moderately Weathered) 등급에 해당되는 화강암에서 50-70의 값의 범위를 보이는 반면, 중성질의 ...
지반의 지지력이 감소되는 것은 암석의 풍화 정도에 비례하는 것으로 잘 알려져 있다. 토목 구조물의 시공과 설계에서는 풍화에 의한 지반정수의 변화로 주로 화강암류의 풍화에 관한 결과가 흔히 인용된다. 본 연구는 우리나라 면적의 45.5 %를 점하는 화성암을 대상으로 풍화에 따른 화학적 변질지수와 지반정수의 변화를 고찰하였다. 제안된 다양한 풍화지수들을 다양한 암종에 적용하였으며, 유의성 분석을 통해서 지수간의 상관성이 높은 것을 확인하였다. 또한 화성암을 대상으로 하는 경우에는 다양한 풍화지수 중 화학적 변질지수 (CIA: Chemical Index of Alteration)가 가장 적용성이 높은 것으로 평가하였다. 화학적 변질지수는 신선 (F: Fresh) 내지 보통풍화 (MW: Moderately Weathered) 등급에 해당되는 화강암에서 50-70의 값의 범위를 보이는 반면, 중성질의 화산암은 50-80의 값의 범위를 보인다. 산성질의 영역에 포함되는 암석 (felsic rock)은 2차 적인 풍화산물로 일라이트의 함량이 증가하며, 팽윤성의 점토광물을 거의 포함하지 않으며, 풍화진행은 기반암-일라이트-녹니석-카올린의 경로를 따를 것으로 판단된다. 그러나 고철질의 영역에 포함되는 암석 (mafic rock)은 풍화가 진행됨에 따라 기반암-스멕타이트-녹니석-카올린의 경로를 따르게 된다. 중성암에 해당되는 안산암과 응회암에서도 위와 같은 적용이 가능하여 고철질의 광물이 우세한 경우는 풍화산물로 일라이트에 비해 카올린, 녹니석, 스멕타이트의 함량이 증가하게 된다. 즉, 풍화과정에서 풍화의 2차 산물로 높은 양이온 교환능을 보이는 광물들의 함량이 증가한다. 한편 화성암의 암종별 일축 압축강도 측정결과 암석 생성시기에 따른 일축 압축강도의 차이는 거의 나타나지 않으며, 암석의 종류에 따라 유문암>안산암>화강암>반려암>응회암>현무암의 순으로 나타났다. 암석의 건조밀도, 흡수율, 일축압축강도, 화학적 풍화지수는 각각의 지수들 사이에 양호한 상관성을 보인다. 그러나 화학적 풍화지수는 화학성분의 상대적인 변화와 비율에 근거로 작성한 지수이므로 암종별로 값의 범위가 넓게 나타나며, 특정 암종을 대표하는 값을 결정하기 어렵다. 즉 화학적 풍화지수는 좁은 범위의 풍화를 정량화하는 방법으로 적용이 간편하나 특정지역의 풍화를 평가하기 위해서는 화학적 풍화지수와 풍화광물의 함량비율, 풍화에 따른 암석의 강도 특성을 모두 고려해야만 할 것으로 판단된다.
지반의 지지력이 감소되는 것은 암석의 풍화 정도에 비례하는 것으로 잘 알려져 있다. 토목 구조물의 시공과 설계에서는 풍화에 의한 지반정수의 변화로 주로 화강암류의 풍화에 관한 결과가 흔히 인용된다. 본 연구는 우리나라 면적의 45.5 %를 점하는 화성암을 대상으로 풍화에 따른 화학적 변질지수와 지반정수의 변화를 고찰하였다. 제안된 다양한 풍화지수들을 다양한 암종에 적용하였으며, 유의성 분석을 통해서 지수간의 상관성이 높은 것을 확인하였다. 또한 화성암을 대상으로 하는 경우에는 다양한 풍화지수 중 화학적 변질지수 (CIA: Chemical Index of Alteration)가 가장 적용성이 높은 것으로 평가하였다. 화학적 변질지수는 신선 (F: Fresh) 내지 보통풍화 (MW: Moderately Weathered) 등급에 해당되는 화강암에서 50-70의 값의 범위를 보이는 반면, 중성질의 화산암은 50-80의 값의 범위를 보인다. 산성질의 영역에 포함되는 암석 (felsic rock)은 2차 적인 풍화산물로 일라이트의 함량이 증가하며, 팽윤성의 점토광물을 거의 포함하지 않으며, 풍화진행은 기반암-일라이트-녹니석-카올린의 경로를 따를 것으로 판단된다. 그러나 고철질의 영역에 포함되는 암석 (mafic rock)은 풍화가 진행됨에 따라 기반암-스멕타이트-녹니석-카올린의 경로를 따르게 된다. 중성암에 해당되는 안산암과 응회암에서도 위와 같은 적용이 가능하여 고철질의 광물이 우세한 경우는 풍화산물로 일라이트에 비해 카올린, 녹니석, 스멕타이트의 함량이 증가하게 된다. 즉, 풍화과정에서 풍화의 2차 산물로 높은 양이온 교환능을 보이는 광물들의 함량이 증가한다. 한편 화성암의 암종별 일축 압축강도 측정결과 암석 생성시기에 따른 일축 압축강도의 차이는 거의 나타나지 않으며, 암석의 종류에 따라 유문암>안산암>화강암>반려암>응회암>현무암의 순으로 나타났다. 암석의 건조밀도, 흡수율, 일축압축강도, 화학적 풍화지수는 각각의 지수들 사이에 양호한 상관성을 보인다. 그러나 화학적 풍화지수는 화학성분의 상대적인 변화와 비율에 근거로 작성한 지수이므로 암종별로 값의 범위가 넓게 나타나며, 특정 암종을 대표하는 값을 결정하기 어렵다. 즉 화학적 풍화지수는 좁은 범위의 풍화를 정량화하는 방법으로 적용이 간편하나 특정지역의 풍화를 평가하기 위해서는 화학적 풍화지수와 풍화광물의 함량비율, 풍화에 따른 암석의 강도 특성을 모두 고려해야만 할 것으로 판단된다.
The reduction of geo-technical bearing capacity generally depends on the weathering process of rock layer. The weathering of granite is frequently used to refer the degradation for soil layer index on design and construction for infra-structure. In this study, the relationship between chemical index...
The reduction of geo-technical bearing capacity generally depends on the weathering process of rock layer. The weathering of granite is frequently used to refer the degradation for soil layer index on design and construction for infra-structure. In this study, the relationship between chemical index of alteration (CIA) and soil layer index has been explored for igneous rock, which composed of 45.5 % out of South Korean territory. Several weathering indices were studied for various rocks found in Korea and significant relationships between different indices were delineated via statistical analysis. The applicability of CIA was found to be most significant among all weathering indicies. CIA ranges between 50 and 70 and distributes between 50 and 80 for fresh to moderately weather granite and intermediate volcanic rocks, respectively. The composition of illite, the secondary weathering residual, generally increases for the felsic rock, and swelling clay material is not included. The weathering of felsic rock will follow a sequential process, starting from bedrock, illite, and chlorite to kaoline. The mafic rock will shows a weather process, from bedrock, smecite, and chlorite to kaoline. The intermediate rocks such as andesite and tuff will show similar weather procedure and the composition of kaoline, chlorite, and smectite tends to increase over that of illite when the mafic rock is dominated. This mean the increasement of rock material which has high cation exchange capacity during secondary weathering process. Various igneous rocks were tested using the uniaxial compression testor. The difference in uniaxial compressive strength is hardly found for the chronological order in rock formation. The test results also indicate the order of strength as; rhyolite, andesite, granite, gabbro, tuff, basalt. However, it cannot be completely characterized a specific rock using merely CIA, since it is exclusively based on chemical composition and corresponding alteration. The CIA can be used to quantify the weathering process in a limited range, and further consideration such as rock composition, strength characteristics will be required to configure the comprehensive weathering impact to any specific region.
The reduction of geo-technical bearing capacity generally depends on the weathering process of rock layer. The weathering of granite is frequently used to refer the degradation for soil layer index on design and construction for infra-structure. In this study, the relationship between chemical index of alteration (CIA) and soil layer index has been explored for igneous rock, which composed of 45.5 % out of South Korean territory. Several weathering indices were studied for various rocks found in Korea and significant relationships between different indices were delineated via statistical analysis. The applicability of CIA was found to be most significant among all weathering indicies. CIA ranges between 50 and 70 and distributes between 50 and 80 for fresh to moderately weather granite and intermediate volcanic rocks, respectively. The composition of illite, the secondary weathering residual, generally increases for the felsic rock, and swelling clay material is not included. The weathering of felsic rock will follow a sequential process, starting from bedrock, illite, and chlorite to kaoline. The mafic rock will shows a weather process, from bedrock, smecite, and chlorite to kaoline. The intermediate rocks such as andesite and tuff will show similar weather procedure and the composition of kaoline, chlorite, and smectite tends to increase over that of illite when the mafic rock is dominated. This mean the increasement of rock material which has high cation exchange capacity during secondary weathering process. Various igneous rocks were tested using the uniaxial compression testor. The difference in uniaxial compressive strength is hardly found for the chronological order in rock formation. The test results also indicate the order of strength as; rhyolite, andesite, granite, gabbro, tuff, basalt. However, it cannot be completely characterized a specific rock using merely CIA, since it is exclusively based on chemical composition and corresponding alteration. The CIA can be used to quantify the weathering process in a limited range, and further consideration such as rock composition, strength characteristics will be required to configure the comprehensive weathering impact to any specific region.
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