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침관입시험을 이용한 연약암반의 일축압축강도 추정
Estimation of Uniaxial Compressive Strength of Weak Rocks Using Needle Penetrometer 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.21 no.1 = no.90, 2011년, pp.41 - 49  

강성승 (조선대학교 에너지자원공학과) ,  오바라 유조 (일본 구마모토대학 대학원자연과학연구과) ,  제동광 (조선대학교 에너지자원공학과) ,  박영호 (조선대학교 에너지자원공학과)

초록
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본 연구는 침관입시험을 이용하여 연약암반에 대한 일축압축강도를 추정하기 위한 연구결과를 나타낸 것이다. 침관입시험을 위한 인공암반의 배합비는 시멘트(C):벤토나이트(B):물(W) = 1.3:0.7:2.3 또는 1.5:0.5:2.0이 적절한 것으로 나타났다. 침관입시험에 의해 측정된 침관입저항력(NPR)과 이로부터 추정된 일축압축강도(UCS) 관계에서 NPR과 UCS는 양생기간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 침관입시험에 의해 측정된 NPR과 실제 시험에서 얻어진 UCS 관계에서는 NPR-UCS가 배합비와 상관없이 양생기간이 3일~14일까지는 선형적으로 증가하다가 14일~28일에서는 NPR-UCS가 작은 차이를 보이지만 거의 일정한 관계로 나타났다. 결론적으로 전체적인 NPR-UCS의 관계는 대체적으로 선형적인 관계를 보이며, 이것은 연약암반의 경우 침관입 시험에 의한 NPR로부터 일축압축강도를 추정하는 것이 가능함을 의미한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is to estimate the uniaxal compressive strength (UCS) for the weak rocks using needle penetrometer test. The appropriate ratio of the artificial rocks for this test was cement (C):bentonite (B):water (W) = 1.3:0.7:2.3 or 1.5:0.5:2.0. From the relationship between needle penetration resist...

주제어

#일축압축강도   #침관입시험   #침관입저항력   #양생기간   #연약암반  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 연구에서는 첫째, 연약암반의 일축압축강도 추정 시험법으로서 침관입시험법에 대하여 간단히 소개하고자 한다. 둘째, 연약암반의 일축압축강도를 추정하기 위한 예비연구로서 인공암반 시료에 대해 침관입시험기를 이용하여 일축압축강도를 정량적으로 추정하고자 한다. 마지막으로, 침관입시험으로부터 계산된 일축압축강도 추정값과 실제 일축압축시험에 의한 결과값을 비교하여 연약암반에 대한 일축압축강도 추정 시험법으로서 그 적용 가능성을 평가하고자 한다.
  • 둘째, 연약암반의 일축압축강도를 추정하기 위한 예비연구로서 인공암반 시료에 대해 침관입시험기를 이용하여 일축압축강도를 정량적으로 추정하고자 한다. 마지막으로, 침관입시험으로부터 계산된 일축압축강도 추정값과 실제 일축압축시험에 의한 결과값을 비교하여 연약암반에 대한 일축압축강도 추정 시험법으로서 그 적용 가능성을 평가하고자 한다.
  • 이 연구에서는 첫째, 연약암반의 일축압축강도 추정 시험법으로서 침관입시험법에 대하여 간단히 소개하고자 한다. 둘째, 연약암반의 일축압축강도를 추정하기 위한 예비연구로서 인공암반 시료에 대해 침관입시험기를 이용하여 일축압축강도를 정량적으로 추정하고자 한다.

가설 설정

  • , 1985, Maruto Corporation, 2006, Erguler and Ulusay, 2007). 첫째, 시험하고자 하는 시험편의 표면을 매끄럽게 성형한다. 이것은 침관입시험을 수행할 때 시험편의 표면이 고르지 못 할 경우 정확한 측정값을 얻을 수 없기 때문이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
암반공학이나 암반분류에 적용되는 암석재료의 중요한 물리적 성질은? 예를 들면 터널과 같은 구조물의 역학적 변형은 터널 굴착에 따른 응력의 변화와 암반 강도와의 관계에 의해 결정되기 때문에 암반의 강도를 정량적으로 나타내야 할 필요성이 있다. 정량적인 평가 지표로서 암반에 대한 강도는 암반공학(Hudson and Harrison, 1997)이나 암반분류(Bieniawski, 1989)에 적용되는 암석재료의 중요한 물리적 성질 중의 하나이며, 실내시험에 의한 일축압축강도가 그 예이다.
일축압축강도시험의 문제점은 무엇인가? 하지만 암석재료에 대한 일축압축강도를 알아내기 위해서는 현장에서 채취한 시료를 ASTM(1994)과 ISRM(1979)에서 규정한 일축압축시험법에 근거하여 시험편을 제작해야 하는데 그 과정이 복잡하고 많은 시간이 소요된다. 더군다나 신선한 암반에서 채취한 시료의 경우 시험편을 제작하는데 어려움이 없는 반면, 풍화된 암석, 절리나 층리를 포함한 암석, 또는 점토광물을 포함한 암석과 같은 연약암반 시료의 경우 일축압축시험을 위한 적정한 형태의 시험편 제작이 어렵다. 이러한 일축압축강도시험의 문제점을 해결하기 위하여 슈미트 해머시험(Schmidt hammer test, ISRM, 1978a), 압열인장시험(Brazilian test, ISRM, 1978b), 점하중시험(point load test, ISRM, 1985), block punch index test(Ulusay et al.
침관입시험을 위한 인공암반의 배합비에 대한 연구 결과는? 본 연구는 침관입시험을 이용하여 연약암반에 대한 일축압축강도를 추정하기 위한 연구결과를 나타낸 것이다. 침관입시험을 위한 인공암반의 배합비는 시멘트(C):벤토나이트(B):물(W) = 1.3:0.7:2.3 또는 1.5:0.5:2.0이 적절한 것으로 나타났다. 침관입시험에 의해 측정된 침관입저항력(NPR)과 이로부터 추정된 일축압축강도(UCS) 관계에서 NPR과 UCS는 양생기간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였다.
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참고문헌 (14)

  1. ASTM, 1994, Annual book of ASTM Standards-Soil and Rock, Building Stones, Selection 4, Construction, V.04.08. West Conshohocken, PA, ASTM International. 

  2. Bieniawski, Z. T., 1989, Engineering rock mass classifications. New York, John Wiley and Sons. 

  3. Erguler, Z. A. and Ulusay, R., 2007, Estimation of uniaxial compressive strength of clay-bearing weak rocks using needle penetration resistance. Proceedings of 11th Congress on International Society of Rock Mechanics, Lisbon, Vol. 1, pp. 256-258. 

  4. Erguler, Z. A. and Ulusay, R., 2009, Water-induced variations in mechanical properties of clay-bearing rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol. 46, pp. 355-370. 

  5. Hudson, J. A. and Harrison, J. P., 1997, Engineering rock mechanics - An introduction to the principles. Pergamon. 

  6. ISRM, 1978a, ISRM Suggested Methods for Determining Hardness and Abrasiveness of Rocks. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences & Gemechanics Abstract, Vol. 15, pp. 89-97. 

  7. ISRM, 1978b, ISRM Suggested Methods for Determining Tensile Strength of Rock Materials. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences & Gemechanics Abstract, Vol. 15, pp. 99-103. 

  8. ISRM, 1979, ISRM Suggested Methods for Determining The Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Materials. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences & Gemechanics Abstract, Vol. 16, pp. 135-140. 

  9. ISRM, 1985, ISRM Suggested Methods for Determining Point Load Strength. International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences & Gemechanics Abstract, Vol. 22, pp. 51-60. 

  10. Kojima, K., Saito, Y. and Ino-o, M., 1974, Factors of softening of pelitic soft rocks in Chiba Prefecture. 9th Japan National Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (JSSMFE), pp. 737-740. (in Japanese) 

  11. Okada, S., Izumiyo, Y., Iizuka, Y. and Horiuchi, S., 1985, The estimation of soft rock strength around a tunnel by needle penetration test, Tsuchi-to-Kiso, JSSMFE, Vol. 33, pp.35-38. (in Japanese) 

  12. Maruto Corporation, 2006, Penetrometer for soft rock: Model SH-70 Instruction manual. Tokyo, Japan. 

  13. Ulusay, R., Gokceoglu, C. and Sulukcu, S., 2001, Draft ISRM suggested method for determining block punch strength index (BPI). International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol. 38, pp. 1113-1119. 

  14. Yamaguch, Y., Nakamura, Y., Nakamura, M., Hakoishi, N., Yamaya, M. and Kato, Y., 2005. Verification of design strength of soft rock foundation for dams by needle penetration test. Journal of Japanese Society for Engineering Geology, Vol. 46, pp. 20-27. 

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