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문제 정의
- 어렵다. 따라서 토목 공사시 분쟁의 소지가 발생할 수 있으므로(이수곤, 이송, 1995) 본 연구지역과 같이 미세균열과 연장성이 긴 절리가 동시에 발달해 있는암반에서의 객관적이고 합리적인 암판정 방법을 실내시험과 현장시험을 통하여 검토하고자 하였다.
제안 방법
- 연구구간은 약 400 m2 면적에 해당되는정사각형 형태로 정밀한 연구를 위해서는 가로, 세로 각각에 3측선 총 6개의 측선 사용하였다. 또한 지오폰 (Geophone)을 1 m 간격으로 24채널(측선 길이 23 m) 을 사용하였다. 육안 관찰시 암반에 붉은색 산화철과미세균열로 인해 매우 풍화가 심하게 진행 중인 것으로판단되었으나 현장 탄성파속도는 생각했던 것보다도높아서 연암이상의 강도를 보이는 암반층은 대부분 발파암으로 파악되었다.
- 복잡한 지질구조를 가지고 있는 본 연구구간은 합리적이며 객관적인 암판정 연구를 위해 비교적 간단한 탄성파굴절탐사를 시행하였다(일본OYO, Model-1216A). 현장탄성파 탐사의 P파 속도가 2.
- 연구지역의 암석강도를 객관적이고 정량적으로 측정하기 위하여 슈미트 해머 타격시험과 점하중강도 및 현장에서 채취한 암석시료3X 규격) 8개를 통해 암석 기본 물성 시험, 일축압축강도 시험과 실내 탄성파 시험을 실시하였다.
- Model-1216A). 현장탄성파 탐사의 P파 속도가 2.15 km/sec보다 빠르면 발파암, L85 km/sec 이하이면 리핑암으로 해석하였다(Table 2). 연구구간은 약 400 m2 면적에 해당되는정사각형 형태로 정밀한 연구를 위해서는 가로, 세로 각각에 3측선 총 6개의 측선 사용하였다.
대상 데이터
- 본 연구지역의 지질은 경기 편마암 복합체(Kyeongki gneiss complex)의 일부로서 주로 편마암류, 그 후기에관입한 화성암류, 충적층 등으로 구성된다(Fig. 1). 이지역 일대에 주로 분포하고 있는 암석은 호상 흑운모편마암(Banded biotite gneiss)이며 지금으로부터 약 25 억 년 전에 생성된 선캄브리아기의 암석이다.
- 본 연구지역인 경기도 부천시 00지역은 규암(Qua&ite) 암반이 주를 이루고 불연속면이 발달해 있으며 암반이 지표면에 노출되어 있어 풍화가 빠른 속도로 진행 중에 있다. 일반적으로 규암은 퇴적암의 일종인 사암(Sandstone) 이 변질되어 형성되기 때문에 모래의 주성분인 석영 질이 90% 이상이며 풍화를 비교적 적게 받는 특성 때문에 지표면에서부터 풍화심도도 비교적 적고 또한 지형적으로 산봉우리를 형성하는 경우가 많다(Richard E.
- 15 km/sec보다 빠르면 발파암, L85 km/sec 이하이면 리핑암으로 해석하였다(Table 2). 연구구간은 약 400 m2 면적에 해당되는정사각형 형태로 정밀한 연구를 위해서는 가로, 세로 각각에 3측선 총 6개의 측선 사용하였다. 또한 지오폰 (Geophone)을 1 m 간격으로 24채널(측선 길이 23 m) 을 사용하였다.
성능/효과
- 그러므로 본 연구구간처럼 미세균열이 발달해 있으면서 동시에 상대적으로 긴 절리들이 발달해 있을 경우에연장성이 긴 절리간격만을 고려하여서 "절리의 발달빈도와 암석의 강도'(Atkinson, T., 1970~1971, Franklin et al., 1971)를 이용한 굴착난이도 판정을 수행하는 것이 보다 합리적이라고 판단된다(Fig. 9).
- Table. 1의 암석시험 결과를 바탕으로 긴 절리만을 고려하여 굴착난이도를 평가해 보면 대부분이 발파영역에 해당된다. 현장탄성파속도 결과 또한 발파 이상의 영역을 나타내며 현장에서 브레이커를 이용하여암반을 타격해 보아도 일정 크기 이상의 암괴가 형성되는 것을 볼 수가 있다.
- 결과를 종합적으로 관찰해 보면 비중은 2.67 ~2.72를보이며, 흡수율은 0.11 ~0.23%의 범위를 보이고 있다. (이수곤 & 이송, 1995).
- 0 이까지의 3개의 영역을 설정하여 풍화심도 및 연암의 분포도를 보여준다. 결과를 종합해 보면 풍화의 심도가 지표면~-0.1 m까지가 약 45%, -0.1 ~-0.5 m까지가 약 40%, -0.5--1 m까지가 약 15%정도를 차지하여 대부분의 풍화가 지표면내에서만 이루어지는 것으로 나타나고 있다.
- 이는 암석 시료 내에 존재하고있는 미세균열에 의한 것으로 판단된다. 하지만 일축강도와 점하중강도와의 곤!계를 비교해보면 일반적인 관계와는 달리 점하중강도가 인축강도에 비해 상당히 높게 나오고 있으며, 일축강도와 실내 탄성파 속도와의상관관계 역시 일반적인 직선의 형태를 보이는 것이 아니라 분산치가 0.6593으로 3게 나타나고 있고, 실내탄성파속도 또한 보통암~경암의 수준을 보이고 있다.
- 굴착난이도를 결정할 시에 가장 널리 사용되는 현장탄성파탐사 시험결과 또한 본 연구지역의 암반은 대부분이 연암이상의 높은 현장 속도를 보이고 있으며 굴착난이도 적용시에도 발파암 영역에 해당된다. 또한 Young 은 미세균열은 암반의 탄성파 속도에 거의 영향을 끼치지 않는다고 기술하였다<Young, R.
- (이수곤 & 이송, 1995). 또한 8개 코아시료에 대한 습윤 상태에서의 일축압축강도결과는 59-1, 303 kgf/cm2 의 넓은 범위를 보이는데, 낮은 강도를 보이는 암석시료는 육안으로 예측할 때에는 연암정도의 높은 강도로추정되었으나 실제로는 예상한 것보다 훨씬 낮은 강도를 보이고 있었다. 이는 최대 암석의 강도는 1, 303 kgW으로 암석의 이방성의 영향보다는 암석 시료 내에 존재하고 있는 미세균열의 영향 때문이라고 판단된다.
- 실내 탄성파 속도(P파, S파)를 습윤 상태와 건조 상태로 구분하여 측정한 결과, P파 속도는 건조 상태에서 3.98-5.06 km/sec이며, 습윤 상태에서는 4.16~5.20 km/sec를 보이고, S파 속도는 건조 상태에서 2.34- 2.98 km/sec, 습윤 상태에서는 2.45 —3.06 km/sec로 측정되어 보통암~경암 정도의 속도를 보이는 것으로 나타났다(Fig. 6, Table 1).
- 하지만 암반을깨어 내부를 관찰해 보면 대부분 회색빛의 신선한 암반색을 보이고 있다. 이러한 현장 조건을 고려하면서 합리적인 암판정 연구를 위해 일축압축강도 젂하중시험, 슈미트해머시험, 암석의 기본 물성시험, 실내 탄성파 시험, 현장탄성파시험을 수행하였으며 결과를 종합해보면 일축압축강도가 예상과 달리 매우 낮고, 편차가큰 것을 관찰할 수 있다. 이는 암석 시료 내에 존재하고있는 미세균열에 의한 것으로 판단된다.
- 일반적으로 일축압축강도와 탄성파 속도와의 관계는 직선상의 상관관계를 보이는데 연구지역에서 채취한시료를 통한 일축압축강도와 탄성파 속도와의 관계는미세균열들의 영향으로 분산치가 크게 나타나는 것을볼 수 있었다. 암석 표면에서의 슈미트해머 반발지수가 25 이상이 될 경우, 절리의 발달정도에 관계없이 연암으로 분류하는 기준(이수곤, 이송, 1995)을 적용한다면, 대상지역은 반발지수가 34~38로 나타나 연암 이상의강도를 갖는 양호한 암석으로 구성되어 있는 것으로 판단된다.
- 그러므로 일반적인 암판정 방법을 본 연구지역에 적용하는 경우 일축압축강도가 매우 낮게 나오며 강도의 분산치 또한 크기때문에 암반의 강도를 오판할 수가 있으며 굴착난이도평가시 낮은 일축압축강도와 미세균열 그리고 연장성이 긴 절리를 동시에 고려하면 본 연구지역의 암반은리핑영역에 해당된다. 하지만 일축압축강도시험을 수행한 시료 8개를 통해 나타나는 점하중강도와 실내탄성파속도 및 기본 물성시험 결과를 종합해보면 대부분 보통암~경암 의 강도를 보이고 있다. 또한 브레이커로 암반에 타격을 줄 때에도 적당한 크기 이상의 암괴가 암반에서 떨어져 나가는 것을 관찰할 수가 있으며(Fig.
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