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문제 정의
- 본 연구에서는 울산지역에 분포하는 백악기 경상 누층 군의 하양층군에 속하는 퇴적암들로 구성된 암반 사면을 대상으로 ISRMQ978)에서 제시한 불연속면의 조사항목 중 방향성 간격, 연속성, 거칠기, 벽면강도, 간극, 충전물, 누수, 암질지수(RQD)에 대하여 현장 조사를 수행하였다.
제안 방법
- 대상 사면의 규모는 폭이 20~100m이며, 높이 8-60 m이다. 그리고 대구층에 해당하는 굴화리 일대를 A지역, 울산층에 해당하는 청량면 일대를 B 지역으로 구분하여 불연속면의 조사를 수행하였다(Fig. 1).
- 따라서 본 연구에서는 확률론적 해석 방법을 이용하여 분산이 심한 방향성 자료를 일정한 분포를 보이는 함수로 간주하고 함수내의 모든 자료를 분석에 사용하였다. 방향자료의 통계적 분포는 Fisher(1953)에 의해 제안된 Fisher함수를 이용하여 나타내었다.
- 따라서, 본 연구에서는 불연속면을 가진 암반의 평가 방법을 검토하기 위해 울산 일대의 퇴적암 사면을 선정하여 ISRM(1978)에서 제시한 불연속면의 조사항목을 바탕으로 불연속면의 특성 조사를 실시하였으며, 불규칙하고 다양하게 분포하는 불연속면의 특성들을 정랑화하기 위해 통계적 분석에 의한 확률분포함수(probability distribution function)를 이용하여 분석하였다.
- 05 유의수준에서의 평균값을 이용하여 암반 특성치를 산정하는 것으로, chi-squareQc2) 적합성 검정과 K-S 적합성검정을 이용하여 결과값의 확률분포함수에 대한 검정을 실시하였다. 또한 불연속면의 특성이 어떤 특정 함수를 따른다는 가정 하에 몇 가지 분포함수를 선정한 후 가장 적합한 곡선을 선택하여 적용하였다. 확률분포함수는 기존 연구자들에 의해 제시된 정규분포, 음지수분포, 감마분포, 대수정규분포 등 4가지를 사용하였다(Park, 2000; 윤우현과 천병식, 2003).
- 본 연구지역의 불연속면 특성은 퇴적암을 대표하는 불연속면인 층리와 이를 포함한 전체 불연속면의 특성에 대해서 확률분포함수와 ISRM(1978)에서 제안한 등급 범위로 정량화하였다. 조사 항목들 중 방향성 간격, 연장성, 간극, 벽면강도, RQD는 정량적 값이므로 확률분포함수로 나타내었고, 거칠기, 풍화도, 누수는 확률분포특성을 보이지 않아 ISRM에서 제안한 등급으로 표시하였다.
- 이들은 전단변위, 인장력, 용해 등으로 이미 교란된 상태이며 표면풍화나 굴착 등에 영향을 받는다. 본연구에서 간극의 측정은 미세 간극의 경우 Feeler gauge를 사용하고 대규모 간극은 mm단위 자를 사용하여 측정하였다.
- 울산 일대의 33개의 퇴적암 사면을 선정하여 ISRM(1978)에서 제시한 불연속면의 조사항목을 바탕으로 불연속면의 특성 조사를 수행하였으며, 조사된 항목의 확률분포함수를 분석하여 울산지역 백악기 하양층군 퇴적암류의 지질공학적 특성을 파악하였다. 울산지역 퇴적암류 불연속면의 지질공학적 특성을 각 set별로 ISRM 에서 제안된 등급과 확률분포특성으로 나누어 살펴보면 다음과 같다.
- 정량화하였다. 조사 항목들 중 방향성 간격, 연장성, 간극, 벽면강도, RQD는 정량적 값이므로 확률분포함수로 나타내었고, 거칠기, 풍화도, 누수는 확률분포특성을 보이지 않아 ISRM에서 제안한 등급으로 표시하였다.
대상 데이터
- 절리 발달 양상에 따라서 다시 33개 지점으로 세분화하였다. 대상 사면의 규모는 폭이 20~100m이며, 높이 8-60 m이다. 그리고 대구층에 해당하는 굴화리 일대를 A지역, 울산층에 해당하는 청량면 일대를 B 지역으로 구분하여 불연속면의 조사를 수행하였다(Fig.
- 연구지역은 울산광역시 굴화리 일대와 청량면 일대에 위치하는 부산-울산간 고속도로 시공 현장의 사면들이다. 이 지역은 백악기 경상누층군 하양층군의 최상부에 해당하는 곳으로 주로 적색, 녹회색 및 암회색을 띄는 사암과 셰일이 교호하는 퇴적암으로 이루어져 있다.
- 조사를 위해 선정된 사면은 총 19개소이며, 이를 암상이나 절리 발달 양상에 따라서 다시 33개 지점으로 세분화하였다. 대상 사면의 규모는 폭이 20~100m이며, 높이 8-60 m이다.
데이터처리
- 통계적 분석 기법 중 확률분포함수의 특성은 0.05 유의수준에서의 평균값을 이용하여 암반 특성치를 산정하는 것으로, chi-squareQc2) 적합성 검정과 K-S 적합성검정을 이용하여 결과값의 확률분포함수에 대한 검정을 실시하였다. 또한 불연속면의 특성이 어떤 특정 함수를 따른다는 가정 하에 몇 가지 분포함수를 선정한 후 가장 적합한 곡선을 선택하여 적용하였다.
이론/모형
- 따라서 본 연구에서는 확률론적 해석 방법을 이용하여 분산이 심한 방향성 자료를 일정한 분포를 보이는 함수로 간주하고 함수내의 모든 자료를 분석에 사용하였다. 방향자료의 통계적 분포는 Fisher(1953)에 의해 제안된 Fisher함수를 이용하여 나타내었다.
- 채취된 코어 중 10cm 이상 되는 부분의 합과 전체 코어길이의 비를 백분율로 표시한 값이다(Deere et al, 1967). 본 연구에서는 Palmstrom(1982)이 제안한 식(3)을 이용하여 간접적으로 RQD값을 구하였다.
- 본 연구에서는 벽면강도 값을 얻기 위하여 Schmidt hammer를 이용하였으며, Schmidt hammer를 통하여 얻어진 반발치 (rebound value) r값을 Miller(1965)의 제안식 (2)에 적용하여 절리벽면의 압축강도(JCS)값을 산출하였다.
- 또한 불연속면의 특성이 어떤 특정 함수를 따른다는 가정 하에 몇 가지 분포함수를 선정한 후 가장 적합한 곡선을 선택하여 적용하였다. 확률분포함수는 기존 연구자들에 의해 제시된 정규분포, 음지수분포, 감마분포, 대수정규분포 등 4가지를 사용하였다(Park, 2000; 윤우현과 천병식, 2003).
성능/효과
- 해석결과 본 역의 불연속면들은 setl(층리), set2, set3 순으로 군집도가 낮아지는 경향을 보이고 있다. 이는 절리 빈도가 높은 순으로 set을 결정하였기 때문에 절리빈도가 가장 높은 setl의 군집도가 가장 크고, 절리 빈도가 낮은 set3의 군집도가 가장 낮게 나타났다.
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