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문제 정의
- 분석하고 사면의 불안정성에. 영향을 끼치는 요인을 연구하였다. 연구지역은 한국의 지체구조상 옥천 습곡대에 해당되며, 연구지역의 사면은 캠브리아기의 미동산 층과 운교리증에 집중적으로 나타난다.
- 연구지역은 화성암과는 달리 변성퇴적암으로 구성되기 때문에 절리구조 이외의 불연속면 즉 변성작용과 변형작용의 결과물인 층리(또는 편리) 구조와 벽개구조 등의 면구조와 습곡작용에 의한 지층의 굴곡 현상이 잘 발달되어 있다. 사면의 안정과 관련하여 국도 25번을 따라 여러 종류의 사면파괴 양상을 잘 보여주며 따라서 이번 연구에서는 지형 즉 사면의 방향과 암석의 물리적 성질 그리고 지질구조의 영향 등 복합적인 영향으로 사면의 불안정성을 유발하는 요소와 그에 기인하여 발생한 파괴유형을 평사투영법 (Wyllie and Mah, 2004)을 이용하여 분석하고 연구하고자 한다.
- 이 연구는 사면의 안정과 관련하여 충북 청원군에서 보은군을 가로지르는 국도 25번을 따라 지질구조에 의하여 형성된 여러 종류의 사면파괴 양상을 사례 분석을 통하여 분석하고 사면의 불안정성에. 영향을 끼치는 요인을 연구하였다.
제안 방법
- 보호가 이루어져 있다. 연구지역은 한국의 지체 구조상 옥천습곡대로 알려져 있으며 이 지역을 따라 정밀 지질조사를 실시하여 지층과 구조의 발달 및 암석의 분포를 파악하였다. 야외지질조사를 수행함과 동시에 각 암석의 시료를 채취하여 편광현미경을 이용하여 각 암석의 구성광물과 입자의 크기 및 조직을 연구하였다.
- 연구지역은 한국의 지체 구조상 옥천습곡대로 알려져 있으며 이 지역을 따라 정밀 지질조사를 실시하여 지층과 구조의 발달 및 암석의 분포를 파악하였다. 야외지질조사를 수행함과 동시에 각 암석의 시료를 채취하여 편광현미경을 이용하여 각 암석의 구성광물과 입자의 크기 및 조직을 연구하였다.
- 연구지역 사면의 안정성 연구를 위하여 노두의 발달이 양호한 3 지점(Slope 1A와 IB, Slope 2 및 Slope 3)을 선정하였으며(Fig. 1), 각 사면에 대하여 정면적법을 이용하여 불연속면의 방향 길이, 연장성, 절리의 표면 거칠기 및 암석의 일축압축강도 등 공학적 특성을 분석하여 여러 종류의 사면파괴유형을 연구하였다. 특히 층리(또는 편리)구조나 벽개구조 및 습곡구조 등의 다른 불연속면과 지질구조가" 존재할 경우 절리구조와의 상호관계에 따라 사면의 안정성이 달라지는 현상을 검토하였다.
- 1), 각 사면에 대하여 정면적법을 이용하여 불연속면의 방향 길이, 연장성, 절리의 표면 거칠기 및 암석의 일축압축강도 등 공학적 특성을 분석하여 여러 종류의 사면파괴유형을 연구하였다. 특히 층리(또는 편리)구조나 벽개구조 및 습곡구조 등의 다른 불연속면과 지질구조가" 존재할 경우 절리구조와의 상호관계에 따라 사면의 안정성이 달라지는 현상을 검토하였다.
- 따라서 사면 1A와 1B의 경우 노두의 관찰이 용이하며, 석영 편암과 규암으로 구성된 미동산층으로 각각 2.0 x2.0 m와 L5xl.5m의 정면적법을 이용하여 절리 구조의 특성을 연구하였다. 또한 사면 2와 3은 각각 규암과 천매암으로 구성된 운교리층으로서 노두의 관찰이 비교적 용이하며 사면 1과 비교 연구를 위하여 선정하였으며 1.
- 5m의 정면적법을 이용하여 절리 구조의 특성을 연구하였다. 또한 사면 2와 3은 각각 규암과 천매암으로 구성된 운교리층으로서 노두의 관찰이 비교적 용이하며 사면 1과 비교 연구를 위하여 선정하였으며 1.5 시.5 m의 정면적법을 이용하였다.
- 사면안정에 영향을 끼칠 수 있는 현미경적 미구조 요소를 파악하기 위하여 각 노두별로 암석 표본을 채취하여 박편제작을 하였으며 편광현미경을 이용하여 암석의 미구조와 광물의 종류, 크기, 형태, 방향성 그리고 층리구조와 파랑 벽개의 관계 등 물리적 요인을 연구하였다. 특히 천매암의 경우 층리와 벽개구조를 관찰하기 위하여 암석 표본을 층리면에 수직한 방향으로 절단하여 편광현미경 관찰을 시도하였다.
- 연구하였다. 특히 천매암의 경우 층리와 벽개구조를 관찰하기 위하여 암석 표본을 층리면에 수직한 방향으로 절단하여 편광현미경 관찰을 시도하였다.
- 있다. Fig. 1의 3곳의 연구지점(사면 1A와 1B, 2 및 3)에 대하여 정면적법(최병렬과 정상원, 2008) 을 사용하여 이들 불연속면의 방향성과 발달 상태를 측정하였으며 그리고 암석의 공학적 특성을 분석하였다.
- 파랑벽개의 방향성은 각 사면마다 일정하게 분포하며, 층리의 방향성에서 측정의 정확성을 위하여 각 사면마다 최소 5개 이상을 측정하여 평사투영망에 투영한 결과 최대 집중군의 방향성을 산출하여 사면 안정분석에 이용하였다. 층리의 최대집중군의 방향^(주향/경사)은 사면 1A에서 N72°E/51°W, 사면 1B에서 N80°E/45°W, 사면 2에서 EW/30°N 및 사면 3에서는 N73OE/46°W로 측정되었다(Fig.
- 사면 3개소의 조사 사면에 대하여 절리면의 표면 거칠기 (JRC)와 절리밀도 및 일축압축강도를 측정하였다. 불연속면의 표면거칠시 측정시 profile gauge를 이용하였으며, 내부마찰각은 야외조사시 및 실험실에서 암석 표본을 최소 5차례 이상 실험한 결과와 측정한 주요 불연속면의 표면거칠기(Barton and Chouby, 1977)를 이용하여 각 불연속면의 내부마찰각(Hoek, 2007)을 경험식에 기초하여 계산한 방법과 서로 비교하여 구하였다.
- 불연속면의 표면거칠시 측정시 profile gauge를 이용하였으며, 내부마찰각은 야외조사시 및 실험실에서 암석 표본을 최소 5차례 이상 실험한 결과와 측정한 주요 불연속면의 표면거칠기(Barton and Chouby, 1977)를 이용하여 각 불연속면의 내부마찰각(Hoek, 2007)을 경험식에 기초하여 계산한 방법과 서로 비교하여 구하였다. 또한 슈미트 해머의 반발값을 이용하여 주요 불연속면의 일축압축강도를 계산하였다(ISRM, 1981; Cheong and Lee, 1998).
- 불연속면의 표면거칠시 측정시 profile gauge를 이용하였으며, 내부마찰각은 야외조사시 및 실험실에서 암석 표본을 최소 5차례 이상 실험한 결과와 측정한 주요 불연속면의 표면거칠기(Barton and Chouby, 1977)를 이용하여 각 불연속면의 내부마찰각(Hoek, 2007)을 경험식에 기초하여 계산한 방법과 서로 비교하여 구하였다. 또한 슈미트 해머의 반발값을 이용하여 주요 불연속면의 일축압축강도를 계산하였다(ISRM, 1981; Cheong and Lee, 1998).
- 연구지역 사면의 안정 분석을 위하여 세 곳의 사면(Slope 1A, IB, 2 and 3)을 선정하였다. 정면적법을 이용하여 각 사면의 파괴 유형을 해석함으로써 분석된 파괴 유형과 실제 사면에서 발생한 파괴 유형과의 연관성을 분석하여 사면의 불안정 요인을 파악하였다.
대상 데이터
- 연구지역은 행정구역상 충북 청원군 가덕면의 동남지역에서 보은군 회북면 북서지역에 해당되며 국도 25 번 도로가 지나는 지역에 속한다. 또한 경위도상 위도 36° 3(/ 00"-36°3 06와 경도 127° 3Z 42-127°36' 08”의 범위에 속하는 지역이다.
- 연구지역의 지층은 한국의 지구조상 옥천누층군에 속하는 변성퇴적암류로서 연구지역의 중앙부에 고생대 캠브리이기의 미동산층과 운교리층이 북동님서 방향으로 분포하며 후기 오르도비스기의 화전리층과 구룡신층 역시 북동- 남서방향으로 분포한다. 중생대 쥬라기의 대보 화강암 중의 하나인 청주화강암이 연구지역의 북서부에 운교리층의 주향 방향과 대체로 평행히게 관입되어 있다(Fig.
- 피반령(해발고도: 360 m)을 지나 다시 운교리층이 반복되며 화전리층과 구룡산층 및 운교리층을 관통하지만 화전리 층과 구룡신층이 나타나는 지역은 해발고도 150m 내외의 저지대를 이루기 때문에 사면이 발달이 미약하다. 연구지역의 사면안정성을 연구하기 위해 선정한 지역은 도로의 굴곡이 심한 미동산층(사면 1A와 1BH 운교리층(사면 2와 3)에 속한 암석으로 이루어진다.
- 운교리 층은 미동산층의 양쪽에 분포하며 미동산층과의 경계부에서는 일부 규암층과 호층을 이루-기도 한다. 청주 화강암과의 경계부에서 두께 약 5 m의 결정질 석회암을 포함한다.
- 연구지역은 남동부로 갈수록 미동산층의 상위 지층인 운교리층이 네 번 반복되며 그 사이에 연구지역의 최하부 지층인 미동산층이 나타나며 그리고 회전리층 및 연구지역의 최상위 지층인 구룡산층이 나타난다. 따라서 동일 지층이 반복되기 때문에 이 지역에서의 지층은 습곡구조에 의해 형성되었음을 나타낸다(Fig.
- 연구지역의 사면 1A와 1B는 비대칭 습곡구조의 남동부의 날개부에 해당되며 사면의 방향성과 거의 동일하디"(see cross section of Fig. 1).
- 연구지역 사면의 안정 분석을 위하여 세 곳의 사면(Slope 1A, IB, 2 and 3)을 선정하였다. 정면적법을 이용하여 각 사면의 파괴 유형을 해석함으로써 분석된 파괴 유형과 실제 사면에서 발생한 파괴 유형과의 연관성을 분석하여 사면의 불안정 요인을 파악하였다.
- 영향을 끼치는 요인을 연구하였다. 연구지역은 한국의 지체구조상 옥천 습곡대에 해당되며, 연구지역의 사면은 캠브리아기의 미동산 층과 운교리증에 집중적으로 나타난다. 미동산증은 극 세립질의 백색 내지 회백색의 석영편암과 규임으로.
- 연구지역은 초기의 광역습곡구조와 후기의 중첩 습곡구조의 발달에 따른 절리구조의 형성으로 지층의 주향에 평행하거나 수직한 절리군 및 쐐기형 또는 가위형 절리군 등 다양한 형태의 절리가 형성되었으며 절리와 벽개구조 및 층리와 사면의 방향^이 서로 교차하여 여러 종류의 파괴양상을 일으키는 불안정 요인이 되었다.
이론/모형
- 9. Results of feilure aspects analyzed in three different regions of the study area by using square-inventory method (region (A): plane failure; region (A) + (B): wedge failure; region (C): toppling failure).
성능/효과
- 연구지역의 습곡구조는 덜 단단한(incompetent) 암석인 천매암과 점판암 등의 암석으로 구성된 구룡산층, 화전리 층 및 운교리층에서 잘 발달되어 있으나 야외조사 시에는 발견되지 않았으며 대신에 수많은 소규모의 파랑 습곡은 잘 관찰된다. 하지만 규암 또는 석영편암 등의 단단한 암석으로 구성된 미동산층에서는 광역적 습곡구조의 양상을 지시하는 기생습곡이 다수 발견되었다4).
- 절리군의 방향성을 판단할 때 단지 측정한 절리의 빈도수만을 고려한 절리군(unweighted)과 절리의 길이에 가중치를 고려한 절리군(weighted)과의 비교에서 절리군의 방향성에는 변화가 없었으며 단지 최대집중군의 내의 절리 빈도수에만 변화가 있었다. 이러한 사실은 각 사면에서 절리군의 빈도수와 방향^에 있어서 균질하게 절리군이 분포하고 있음을 시사한다(Fig.
- 이 사면은 습곡구조로 형성된 사면이기 때문에 사면의 하부와 상부의 층리의 경사각도가 매우 다름을 알 수 있다. 즉 상부의 사면에서는 사면의 경사각이 높아 접근할 수 없어 층리의 경사각도는 측정할 수는 없었으나 상부로 갈수록 높아짐임 확인할 수 있었다(Fig. 8(A)).
- 이 사면의 경우 평사투영에 의한 분석 결과 절리군 J3과 벽개면에 의하여 쐐기파괴와 절리군 J1에 의한 전도파괴가 일어날 가능성이 있으며 평면파괴는 발생하지 않을 것으로 분석되었으나(Fig. 9), 실제 사면의 경우 모든 종류의 파괴 양상이 발생했음을 확인하였다. 이와 같은 차이점은 정면적법으로 분석한 지역이 사면의 하단이며 사면의 상부로 갈수록 습곡구조에 의해 층리면의 경사가 높아지며 또한 층리면의 방향이 달라지게 때문이다.
- 암석의 종류와 지질구조, 벽개 및 층리의 방향성에서 사면 1A와 큰 변화는 없으나 평사투영으로 분석한 결과 평면파괴, 쐐기피괴 및 전도파괴가 발생한 가능성이 큰 것으로 분석되었다(Fig. 9). 특히 습곡작용에 의하여 주향에 평행하게 발달된 절리군(J3)의 대부분이 전도파괴의 가능성이 매우 높은 것으로 파악되었다.
- 8(D)). 파랑벽개는 고각도의 남동방향으로 경사하며 층리와 절리군 J3과 J4, 절리군 J1과 J3, 절리군 J3과 파랑벽개는 서로 교차하여 쐐기파괴가 발생할 가능성이 있으나 평면파괴나 전도파괴는 없는 것으로 분석되었다(Fig. 9). 현재 이러한 쐐기파괴의 양상은 노두상에서 발견되지 않지만 사면 3의 하부에 전도파괴에 의한 낙석이 일부 관찰된디' 전도파괴는 사면 3에서 발생하지 않을 것으로 분석되었으나 이러한 현상은 북서방향으로 경사하는 사면과 남동방향으로 고각도 경사하는 파랑벽개와의 관계에서 즉 서로 반대 방향으로 경사하는 사면의 상부에 이러한 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
- 위의 연구사례에서 사면 1의 경우 습곡구조에 의해 사면의 방향과 층리의 방향성이 서로 일치하는 경우 평면파괴를 비롯하여 대규모 산사태를 유발시킬 수 있는 요인이 많았으며, 사면 2와 3에서와 같이 사면과 층리의 방향성이 서로 고각으로 교차하는 지역에서는 절리 군과 벽개의 교차에 의하여 지역적인 소규모의 파괴양상을 보이는 것으로 분석되었다.
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