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문제 정의
- 박편의 확대사진 상에서 전형적인 흑운모-석영 및 장석-석영 미세균열은 리프트 1의 방향성을 잘 반영한다. 석영 내부에 분포하는 미세균열의 분포특성은 잠재적인 채석면의 방향성을 판단할 수 있는 가능성을 제시한다.
제안 방법
- 강도시험으로는 직접적인 인장시험에 비하여 보다 용이한 압열 인장시험(Brazilian tensile test)을 실시하였다. 1번 면, 2번 면 및 3번 면에 각각 수직인 방향으로 NX 코어(직경 5.4 cm)를 채취하여 길이 대 직경의 비가 1:2가 되도록 시편을 제작하였다. 시편에 대하여 모두 6 방향의 결에 평행한 방향으로 압열 인장시험을 실시하였으며, 한 방향의 결에 대하여 모두 10개의 시편이 사용되었다.
- 화강암의 결과 관련된 역학적 이방성을 밝히기 위하여 균열의 분포성에 비교적 예민한 압열 인장시험을 수행하였다. Fig. 2에 제시한 6개 방향의 결과 평행한 방향으로 압열 인장응력을 가한 후 강도를 측정하였다. 6개 방향의 인장강도는 83 ~ 121 kg/cm2(평균:98.
- 합천화강암의 결과 관련된 강도 이방성이 검토되었다. 강도시험으로는 직접적인 인장시험에 비하여 보다 용이한 압열 인장시험(Brazilian tensile test)을 실시하였다. 1번 면, 2번 면 및 3번 면에 각각 수직인 방향으로 NX 코어(직경 5.
- 상기한 바와 같이 3 방향의 결 중에서 수평면 상에서 잠재하는 수직 결의 방향성은 단위 석산 내에서 채석방향 설정에 주요한 요소로 작용하므로 국내외 화강암류 석산에서는 특히 중요한 의미를 지닌다. 따라서 이 연구에서는 수직면(vertical plane)인 1번 면 및 3번 면을 위시하여 수평면(horizontal plane)인 2번 면 상에서 잠재하는 두 조의 수직 결에 대한 미세균열 관련 조직 분석(microcrack-related fabric analysis)을 실시하였다. 세부사항으로는 미세균열의 물리량 및 강도시험을 통하여 결의 발달상과 분포상을 규명하였다.
- 세부사항으로는 미세균열의 물리량 및 강도시험을 통하여 결의 발달상과 분포상을 규명하였다. 또한 가시화 및 정량화된 미세균열의 분포특성을 통하여 효과적인 결의 판별요소의 도출을 시도하였다. 연구대상 암석은 합천지역의 화강암을 대상으로 하였다.
- 7). 방향성은 박편의 세로축의 중심을 택하여 시계방향(positive)과 반시계방향(negative)으로 구분하여 측정하였다. 3개 면에 대한 방향각 별 총 길이분포는 상이하며, 모식도(Fig.
- 5)을 제시하였다. 석영, 장석 및 흑운모입자 그리고 석영입자 내부의 미세균열을 양각(engraving in relief) 및 음각(intaglio)으로 각각 표현하여 식별이 용이하도록 표현하였다.
- 따라서 이 연구에서는 수직면(vertical plane)인 1번 면 및 3번 면을 위시하여 수평면(horizontal plane)인 2번 면 상에서 잠재하는 두 조의 수직 결에 대한 미세균열 관련 조직 분석(microcrack-related fabric analysis)을 실시하였다. 세부사항으로는 미세균열의 물리량 및 강도시험을 통하여 결의 발달상과 분포상을 규명하였다. 또한 가시화 및 정량화된 미세균열의 분포특성을 통하여 효과적인 결의 판별요소의 도출을 시도하였다.
- 채취한 합천화강암의 암석시료에서 1번 면, 2번 면 및 3번 면에 각각 평행하게 박편을 제작하였다. 제작된 박편의 크기는 2 cm × 3 cm, 박편의 두께는 면구조의 측정을 용이하게 하기위해 일반 박편의 3~4배(약 0.
- 한편 박편의 확대사진(× 6.7)상에서 가로 및 세로 방향으로 각각 5개의 측선과 교차(조사선법)하는 석영 및 장석입자 내부의 미세균열의 길이(L), 간격(S), 빈도수(N) 및 15° 간격의 방향각(θ)을 측정하였다.
- 한편 조사선법에 의한 석영 및 장석 내부의 미세균열을 종합하여 길이, 간격, 빈도수 및 밀도 등을 측정, 합천화강암체 내부에 잠재하는 결 즉, 미세균열의 제 특성을 모식도에서 제시한 여섯 방향과 연계하여 분석하였다. 1번 면, 2번 면 및 3번 면에 평행하게 제작된 박편의 확대사진 및 미세균열에 대한 스케치 결과의 일부를 제시하면 Fig.
- 한편 흑운모-석영/장석 미세균열의 발생 모식도(Fig. 4) 및 합천화강암의 수평면에 대한 박편사진에서 확인되는 전형적인 흑운모-석영 미세균열 및 장석-석영 미세균열의 분포상(Fig. 5)을 제시하였다. 석영, 장석 및 흑운모입자 그리고 석영입자 내부의 미세균열을 양각(engraving in relief) 및 음각(intaglio)으로 각각 표현하여 식별이 용이하도록 표현하였다.
- 합천지역의 쥬라기 화강암을 대상으로 1번 면, 2번 면 및 3번 면에 평행하게 제작된 박편의 확대사진을 이용하여 미세균열의 방향성과 길이, 빈도수 및 밀도의 분포성 그리고 강도와의 상관성 등을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 화강암의 결과 관련된 역학적 이방성을 밝히기 위하여 균열의 분포성에 비교적 예민한 압열 인장시험을 수행하였다. Fig.
대상 데이터
- 미세균열의 길이는 모두 333개를 측정하였다. 각 면별로는 1번 면에서 92개, 2번 면에서 112개 그리고 3번 면에서 129개를 각각 측정하였다(Table 2). 전체적인 미세균열의 길이는 1~8 mm 사이에 분포하나, 각 면에서의 분포범위에서는 상호간에 큰 차이가 없으며, 1~3 mm 사이에 집중한다.
- 미세균열에 대한 방향별 분포수(N)는 합천화강암에서 모두 333개를 측정하였다. 각 면에 대하여 1번 면에서는 92개, 2번 면에서는 112개, 3번 면에서는 129개를 각각 측정하였다(Table 5). 한편 각 면에 대한 방향각 별 균열의 분포수를 도시하였으며(Fig.
- 미세균열의 간격은 모두 409개를 측정하였다. 각 면에 대한 균열간격은 1번 면에서는 124개, 2번 면에서는 123개 그리고 3번 면에서는 162개를 각각 측정하였다. 합천화강암의 균열간격은 6.
- 경남 합천군 우곡리(신화석상)의 쥬라기 화강암(이하 합천화강암)에서 시료를 채취하였다. 합천화강암(Hapcheon granite)은 선캠브리아기의 미그마타이트질편마암을 관입하며, 이들 암체를 피복한 백악기의 퇴적암류인 신동층군으로 이루어 진다(김동학 외, 1998).
- 4 cm)를 채취하여 길이 대 직경의 비가 1:2가 되도록 시편을 제작하였다. 시편에 대하여 모두 6 방향의 결에 평행한 방향으로 압열 인장시험을 실시하였으며, 한 방향의 결에 대하여 모두 10개의 시편이 사용되었다. 상기한 분석방법은 포천화강암의 경우(박덕원 외, 2004)와 동일하다.
- 또한 가시화 및 정량화된 미세균열의 분포특성을 통하여 효과적인 결의 판별요소의 도출을 시도하였다. 연구대상 암석은 합천지역의 화강암을 대상으로 하였다.
- 7)상에서 가로 및 세로 방향으로 각각 5개의 측선과 교차(조사선법)하는 석영 및 장석입자 내부의 미세균열의 길이(L), 간격(S), 빈도수(N) 및 15° 간격의 방향각(θ)을 측정하였다. 이러한 미세균열의 길이는 측정상의 난이도를 고려하여 분포성이 뚜렷한 1 mm 이상인 것만 대상으로 하였다.
- 제작된 박편의 크기는 2 cm × 3 cm, 박편의 두께는 면구조의 측정을 용이하게 하기위해 일반 박편의 3~4배(약 0.1 mm)로 제작하였다.
성능/효과
- 1. 조사선법에 의한 미세균열의 분포형은 1번 결 및 2번 결의 방향을 따라 상호 직교하는 형태를 보인다. 또한 미세균열의 밀도, 빈도수, 총길이 및 평균 길이는 결의 상대적인 강도를 제시하고 1번 결 > 2번 결 > 3번 결의 순으로 나타난다.
- 2. 결의 모식도에 따른 6개 방향별 압열 인장강도 - 미세균열의 빈도수, 밀도 및 총길이와의 관계도에서 결의 상대적인 발달 정도를 비교적 잘 반영하며, 평균길이에 비하여 빈도수와 상관성이 높게 나타난다.
- 3. 박편의 확대사진 상에서 전형적인 흑운모-석영 및 장석-석영 미세균열은 리프트 1의 방향성을 잘 반영한다. 석영 내부에 분포하는 미세균열의 분포특성은 잠재적인 채석면의 방향성을 판단할 수 있는 가능성을 제시한다.
- 5%)로 각각 나타난다. 6개 방향별 미세균열의 각종 물리량과 인장강도와의 상관도에서 인장강도는 미세균열의 밀도, 빈도수 및 총길이와 비교적 높은 상관성을 보이고 있다(Fig. 11).
- 6개 방향별 인장강도 - 밀도, 평균길이, 빈도수 및 총길이간의 상관도에서 최적상관식은 모두 음의 지수 함수로 표현되며, 인장강도의 방향별 분포특성은 평균길이(상관계수: R2=0.40)에 비하여 상대적으로 변화 폭이 큰 빈도수(상관계수: R2=0.88), 밀도(상관계수: R2=0.77) 및 총길이(상관계수: R2=0.70)에 상대적으로 더 민감하다(Fig. 12).
- 석영내 미세균열 및 유체포유물, 장석내 미세균열 및 벽개면, 흑운모의 벽개면 그리고 입자경계 미세균열 등의 다양한 요소가 검토되었다. 그러나 석영 및 장석 입자 내부의 미세균열을 제외한 다른 요소는 결의 방향성과 상관성이 결여되었으며, 따라서 본문에서는 미세결구(microfabric), 특히 미세균열이 강조되었다.
- 상기한 미세균열의 각종 물리량에 대하여 2방향의 결에 대한 평균치를 산출한 결과, (리프트 1 + 리프트 2) > (그레인 1 + 그레인 2) > (하드웨이 1 + 하드웨이 2)의 순으로 되어 결의 강도에 따른 경향성이 보다 뚜렷하다(Table 8).
- 따라서 이 유형은 상기한 흑운모-석영 미세균열의 유형과 유사하다. 화강암의 구성광물 중, 가장 높은 함량을 차지하는 장석 및 석영의 함량을 고려하여 볼 때, 흑운모-장석 미세균열에 비하여 장석-석영 미세균열의 분포비가 상대적으로 클 것으로 생각된다. 일반적으로 개개의 석영은 가장 높은 함량을 차지하는 장석입자에 의하여 포획된 분포형태를 취하며, 대체로 미세균열의 길이는 석영의 크기에 비례하는 경향성을 띤다.
후속연구
- 그러나 이들 석영입자 내 미세균열은 상호 미소한 차이의 주향각을 보여 육안상으로는 정확한 분포성의 확인이 어려우며, 박편의 확대사진의 분석을 통하여 보다 명확한 미세균열의 조 및 방향성을 확인할 수가 있다. 즉 다양한 시대에 걸처 형성된 미세균열의 계(system)를 보다 용이하게 관찰할 수가 있으며, 분포성이 뚜렷한 개개 미세균열 조의 방향성 판별 및 유형분류 등에 보다 유용할 것으로 생각된다. 특히 화강암체 내에서 발달하는 거시적인 절리(macroscopic joint)의 분포성은 미세균열의 분포성과 상관성이 있음을 보여 주고 있다(Vollbrecht et al.
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