본 연구에서는 경기도 일대의 편마암지역 11곳에서 다운홀(down-hole) 탄성파탐사를 이용하여 획득한 탄성파속도를 이용, 편마암지역에서의 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관성을 조사하였다. 연구결과 편마암에서의 탄성파속도의 특성은 $V_s=0.5589{\times}V_p$ 상관관계를 보여준다. 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관관계는 두 개의 군으로 분리된다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 암석의 비중에 큰 영향을 받지만 두 번째 군에서는 절리면의 간격에 영향을 받는다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 감소하는 경향을 보인다. 경암반에서의 압축파속도($V_p$) 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 선형으로 분석되었지만, 보통암반에서의 압축파속도($V_p$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 2차 함수 포물선 곡선의 형태를 띠는 것으로 분석되었다. 전단파속도($V_s$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계 또한 압축파속도($V_p$)와 유사한 결과를 보이는 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 경기도 일대의 편마암지역 11곳에서 다운홀(down-hole) 탄성파탐사를 이용하여 획득한 탄성파속도를 이용, 편마암지역에서의 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관성을 조사하였다. 연구결과 편마암에서의 탄성파속도의 특성은 $V_s=0.5589{\times}V_p$ 상관관계를 보여준다. 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관관계는 두 개의 군으로 분리된다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 암석의 비중에 큰 영향을 받지만 두 번째 군에서는 절리면의 간격에 영향을 받는다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 감소하는 경향을 보인다. 경암반에서의 압축파속도($V_p$) 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 선형으로 분석되었지만, 보통암반에서의 압축파속도($V_p$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 2차 함수 포물선 곡선의 형태를 띠는 것으로 분석되었다. 전단파속도($V_s$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계 또한 압축파속도($V_p$)와 유사한 결과를 보이는 것으로 분석되었다.
In this study, seismic elastic wave and dynamic elastic modulus properties are investigated by down-hole seismic tests that were applied to the 11 gneiss area. The research results show that the realtionship between the two properties are $V_s=0.5589{\times}V_p$ in gneiss. The relationshi...
In this study, seismic elastic wave and dynamic elastic modulus properties are investigated by down-hole seismic tests that were applied to the 11 gneiss area. The research results show that the realtionship between the two properties are $V_s=0.5589{\times}V_p$ in gneiss. The relationship between the two properties are separated into two groups. Group 1 is influenced mainly by the specific gravity of rock, but group 2 is influenced mainly by the joint aperture. As weathering progresses, group 1 clearly shows a decreasing tendency. In fresh and slightly weathered rock-mass, correlations between $V_p$ and dynamic elastic modulus is expressed in linear line but in moderately-highly weathered rock-mass, correlations between $V_p$ and dynamic elastic modulus is expressed curve as a quadratic function. Correlations between $V_s$ and dynamic elastic modulus are analyzed similar with a $V_p$ case.
In this study, seismic elastic wave and dynamic elastic modulus properties are investigated by down-hole seismic tests that were applied to the 11 gneiss area. The research results show that the realtionship between the two properties are $V_s=0.5589{\times}V_p$ in gneiss. The relationship between the two properties are separated into two groups. Group 1 is influenced mainly by the specific gravity of rock, but group 2 is influenced mainly by the joint aperture. As weathering progresses, group 1 clearly shows a decreasing tendency. In fresh and slightly weathered rock-mass, correlations between $V_p$ and dynamic elastic modulus is expressed in linear line but in moderately-highly weathered rock-mass, correlations between $V_p$ and dynamic elastic modulus is expressed curve as a quadratic function. Correlations between $V_s$ and dynamic elastic modulus are analyzed similar with a $V_p$ case.
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문제 정의
따라서 본 논문을 통해서 우리나라 편마암지대의 암질별 탄성파 속도의 범위 및 압축파속도(Vp)와 전단파속도(Vs)의상관관계를 파%1하고, 동탄넝계수(Ed, 동전단계수(Gd)동체 적 계수 CQ 의 범위와 압축파속도 및 전단파속도의 상관관계를 규명함으로서 우리나라 지질특성에 적합한 동탄성계수의 특성을 제시하고자 한다. 또한 암반의 강도에 따라서 탄성파속도와 동탄성계수 범위가 차이를 보이는 원인을밝힘으로서 편마암 이외의 다른 암종에서도 동탄성계수의범위 및 상관관계를 규명하는데 도움이 되고자 하였다.
특성을 제시하고자 한다. 또한 암반의 강도에 따라서 탄성파속도와 동탄성계수 범위가 차이를 보이는 원인을밝힘으로서 편마암 이외의 다른 암종에서도 동탄성계수의범위 및 상관관계를 규명하는데 도움이 되고자 하였다.
본 연구는 국내 편마암 지역에서 탄성파속도와 동탄성계수와의 상관관계를 규명하기 위하여 H개지역, 82개의 시추공에서 667개의 하향i] 탄성파탐사 및 밀도검층 자료를 통해 얻은 Vp Vs 및 암반의 밀도S)를 측정하여, 각 인자간의 상관관계를 SPSS S/W를 이용하여 회귀 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
Fig. 1에서 나타낸 지역에서 획득한 667개의 압축파 속도와 전단파속도 및 원위치 밀도를 이용하여 구해진 동탄성계수 값과 암반과의 상관관계를 분석하기 위하여 Bieniawski(1989)가 제안한 공학적 암반분류법과 국제암반 역학회의 암반분류 기준(ISRM, 1981)을 근거로 시추 주상 도를 작성하였으며, 분류 기준은 Table 1~2에 근거하여, S-1의 강도를 갖고, 이의 풍화 정도에 RQD 75% 이상인 암반을 경암반(Grod rock mass3, 강도 등급 S-2에 풍화정도가 D-2이며 RQD 75% 이하 50% 이상인 암반을 보통암반(Fair rock mass)으로, 암반강도 S-3-S-4 이고 풍화정도가 D-3~D4이며, RQD 50% 이하의 암반을 연암반(Poor rock mass)으로 분류하여 각 암반별로 탄성파 속도와 암반의 동적 특성과의 상관관계를 분석하였다.
첫째, 산포도를 그려봄으로써 두 변수 사이의 개략적인 감각을 가진다. 둘째, 공식을 이용하여 상관계수를 구하고 해석을 내린다.
0 K for Windows와 Microsoft Excel 2003을 이용하였으며암반별 Vp/Vs, VpEd, VJEd, vpGd, VJGd, VJKd 및 VsKd 상관관계식을 규명하기 위하여 회귀분석을 실시하였다. 또한, 시추 주상도상의 기재 사항을 보안하기 위한 방법으로 원위치에서 절리의 주향, 경사, 절리 틈의 상태 등을 정확히 조사 가능한 시추공 영상 촬영 자료를 적극 이용하였다. vp 및 vs 의 도달시간을 정확히 판독하기 위한 해석 프로그램은 Seislmage 2D, Pick-win 95를 이용하였다.
편마암의 탄성파속도를 측정하기 .위하여 1986년부터 2006년까지 경기도 일대 11개 지역에서 82개 공의 시추공을 이용하여 획득한 667개의 하향식 탄성파 탐사와 밀도검층 결과를 기본 자료로 하였다.
대상 데이터
편마암의 탄성파속도를 측정하기 .위하여 1986년부터 2006년까지 경기도 일대 11개 지역에서 82개 공의 시추공을 이용하여 획득한 667개의 하향식 탄성파 탐사와 밀도검층 결과를 기본 자료로 하였다. 연구지역은 Fig.
데이터처리
또한, 시추 주상도상의 기재 사항을 보안하기 위한 방법으로 원위치에서 절리의 주향, 경사, 절리 틈의 상태 등을 정확히 조사 가능한 시추공 영상 촬영 자료를 적극 이용하였다. vp 및 vs 의 도달시간을 정확히 판독하기 위한 해석 프로그램은 Seislmage 2D, Pick-win 95를 이용하였다.
본 논문의 상관성분석에 사용된 상관계수는 피어슨(Pearson) 상관계수 이며 유의수준Signifcame level) 0.05를적용하였다, 상관성분석에 사용된 프로그램은 SPSS이며, 상관성분석 결과 상관계수(R)가 0.4 이상이며, 전체 암반에서 상관성이 뚜렷한 항목들만을 대상으로 Excel 프로그램에서 XY그래프를 이용하여 산포도를 작성하였다. 작성된 산포도에서 회귀분석을 실시하여 사용된 각각의인자들 간의 상관계수(Correlation coefficient, R)와 결정계수(Coefficient of determination, R2)를 구하였다.
4 이상이며, 전체 암반에서 상관성이 뚜렷한 항목들만을 대상으로 Excel 프로그램에서 XY그래프를 이용하여 산포도를 작성하였다. 작성된 산포도에서 회귀분석을 실시하여 사용된 각각의인자들 간의 상관계수(Correlation coefficient, R)와 결정계수(Coefficient of determination, R2)를 구하였다.
현장 원위치에서 실험한 자료 및 주상도 등, 수집한 모든 자료는 Excel S/W에서 데이터베이스를 구축하고, 이렇게 구축한 D/B로 각종 그래프 작성 및 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석은 통계프로그램인 SPSS 12.
회귀분석은 통계프로그램인 SPSS 12.0 K for Windows와 Microsoft Excel 2003을 이용하였으며암반별 Vp/Vs, VpEd, VJEd, vpGd, VJGd, VJKd 및 VsKd 상관관계식을 규명하기 위하여 회귀분석을 실시하였다. 또한, 시추 주상도상의 기재 사항을 보안하기 위한 방법으로 원위치에서 절리의 주향, 경사, 절리 틈의 상태 등을 정확히 조사 가능한 시추공 영상 촬영 자료를 적극 이용하였다.
이론/모형
본 연구에서 사용한 장비는 일본 OYO McSeis 170f seismograph, OYO Model 3310 Borehole pick 탄성파탐사기를 원위치밀도 검층은 영국 RG pro-LOGGER와 smaU-source density probe를 주로 사용하였다.
성능/효과
1) 하향식 탄성파탐사를 통해 우리나라 편마암 지대에서 얻어진 탄성파속도와 동탄성계수는 암질에 따라서 다양하고 넓은 분포를 보이는데, 이는 암석의 풍화상태, 불연속면의 이완정도, RQD의 변화 등에 기인한 것으로 파악된다.
2) Vp, Vs와 Vd를 제외한 동탄성계수는 풍화진행에 따라 작아지는 경향을 보이고 있으나, 암질에 의한 분류만으로는 그 상관관계가 부적합하여, RQD 및 절리 틈의 이완 상태로 그룹별 분류를 실시한 결과, 경암반에서는RQD > 80%에서 (1)그RQD 65%에서 (1)그룹 RQD < 65%에서 (2)그룹을 형성하고, 연암반 이하에서는 비교적 RQD가 높고, 절리 틈이 닫혀있는 경우에 (1)그룹, 비교적 RQD가 높지 않고, 절리 틈이 닫혀있지 않은 경우에 (2)그룹을 형성하는 뚜렷한 특징을 보이고 있다.
3) 편마암반의 Vp와 Vs의 상관관계식은 &=0.5589 x Vp 이고 R2는 0.9376으로 높은 적합성을 보이고, 암질에 상관없이 선형적인 관계를 보이며, 풍화가 진행되면서 기울기가 낮아지는 경향을 보이는데 암질에 따라 V = 0.5008 -0.5891 x vp의 범위를 보이고 있다.
4) Vp와 Ed, Gd, kd상관관계는 암질에 상관없이 비례적인 관계를 보이고 있으며, R2는 0.6616~0.9781으로 비교적 높은 적합성을 보이고 있다. 일반적으로 풍화가 진행되면서 Vp와 동탄성계수는 선형관계에서 비선형 관계로 변화하며, Vs와 Ed, Gd, Kd 상관관계는 Vp 동탄성계수와의 관계처럼 풍화가 진행되면서 선형관계에서 비선형관계로 변화되지 않지만, 보통암반과 연암반 (1)그룹은 선형관계를 보이고, (2)그룹은 2차함수 포물선 곡선을 보이는 특징을 보이고 있다.
동탄성계수에 대한 보통암반의 회귀분석 결과는Fig. 9와 같으며, (1)그룹은 RQD > 65%, (2)그룹은 RQD < 65%로 분류되며, Vp와 Ed, Gd, Kd와의 관계가 (2)그룹의 Vp와 Kd관계(2차함수 포물선 곡선)를 제외하면, (1), (2)그룹 모두 선형관계로 나타났고 R2는 0.8137~ 0.9770 으로 매우 높은 적합성을 보이고 있다.
Vp와 동탄성계수에 대한 경암반의 회귀분석 결과는 Fig. 8에서 와 같이 (1)그룹은 RQD > 80%, (2)그룹은 RQD < 80%로 분류되며, Vp Ed, Gd, K와 관계가 (1), (2)그룹 모두 선형으로 나타났고, R2가 0.6616~ 0.9781으로 비교적 높은 적합성을 보이고 있다.
Vs와 동탄성계수에 대한 연암반 이하의 회귀분석 결과는 Fig. 13과 같으며, (1)그룹은 RQD가 비교적 높고, 절리 틈이 닫혀있는 경우, (2)그룹은 RQD가 비교적 낮고, 절리 틈이 닫혀있지 않은 경우로 분류되며, Vs와Ed,Gd,Kd와의 관계는 (1)그룹에서는 선형관계를 (2) 그룹에서는 비선형(2차함수 포물선 곡선)관계를 보이는 특징을 보이며, 결정계수(R2)는 Q6801~9393으로 비교적 높은 적합성을 보이고 있다.
특호], (1)그룹의 Vd와 Kd 관계를 제외하면 快는 0.8030-0.9880 매우 높은 적합성을 보이고 있고, (1) 그룹의 Vp와Kd 관계의 R2가 0.6280으로 낮은 것은 Vp와 4관계에서 동일한 (1)그룹에서 나타난 것처럼 취득된 자료의 양이 비교적 적고, 편마암의 이방성에 기인하는 것으로 판단된다.
특히, (1)그룹의 Vp와 Kd 관계를 제외하면 는 0.8607~0.9781로 매우 높은 적합성을 보이고 있고, (1)그룹의 와 K관계의 R2가 0.6616으로 낮은 것은 취득된 자료의 양이 비교적 적고, 편마암의 이방성에 기인하는 것으로 판단된다.
편마암 이외의 다른 암종의 결과는 이번 연구와는 차이를 나타낼 수 있으며, 암종마다 불연속면의 발달상태 (편마암은 불규칙, 화강암은 규칙적) 및 풍화 진행양상 (편마암은 구성광물의 직접적인 풍화, 화강암은 입자 간 경계부의 풍화가 우선 진행됨)의 차이인 것으로 판단된다.
참고문헌 (10)
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