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가설 설정
- 불연속면의 형태는 원형으로, 중심은 시추축 상에 위치하는 것으로 가정하였다.
제안 방법
- 횡단면 상에서의 심도별 블록 안정성을 분석하여 개착단계별 적정 보강량 변화 추세를 고찰하였다.
- 최근에는 시추공에서 조사된 불연속면들의 방향성과 위치를 산정하여 개착사면의 점진적인 슬라이딩 거동을 예측하는 연구(조 등, 2004)와 개착면에서의 표출성을 검토하고 개별 절리면의 잠재적 거동 가능성을 고찰하여 계측 결과를 해석하는 연구(조 등, 2006)가 수행되어 졌다. 이 연구에서는 개착진행에 따라 방향성이 변화되고 개착심도에 따라 단계별로 경사도가 증가하는 사면의 안정성을 횡단면 기법을 활용하여 분석하였다. 이를 위하여 시추작업을 수행하여 지반구조 특성을 분석하고 직접전단시험에 의해 절리면 전단강도를 측정하였다.
- 이 연구에서는 개착진행에 따라 방향성이 변화되고 개착심도에 따라 단계별로 경사도가 증가하는 사면의 안정성을 횡단면 기법을 활용하여 분석하였다. 이를 위하여 시추작업을 수행하여 지반구조 특성을 분석하고 직접전단시험에 의해 절리면 전단강도를 측정하였다. 시추공에서 측정된 개별 절리면의 위치와 방향성에 의거하여 개착면에서의 표출성과 잠재적인 파괴 거동 양상을 분석하였으며, 평면파괴 거동이 유발될 수 있는 블록들을 설정하고 안전율을 산정하였다.
- 이를 위하여 시추작업을 수행하여 지반구조 특성을 분석하고 직접전단시험에 의해 절리면 전단강도를 측정하였다. 시추공에서 측정된 개별 절리면의 위치와 방향성에 의거하여 개착면에서의 표출성과 잠재적인 파괴 거동 양상을 분석하였으며, 평면파괴 거동이 유발될 수 있는 블록들을 설정하고 안전율을 산정하였다. 횡단면 상에서의 심도별 블록 안정성을 분석하여 개착단계별 적정 보강량 변화 추세를 고찰하였다.
- 개착사면 암반의 구조적 특성을 분석하기 위하여 시추공 BH-1, BH-2, BH-3 및 BH-4에서 획득한 BIPS영상을 이용하여 불연속면의 방향성과 시추공 내에서의 위치를 산정하였다.
- 개착사면 지반의 암석학적 특성과 구조적 특성을 분석하기 위하여 Fig. 1에 도시된 4개 지점에서 시추작업을 수행하였으며 시추코어 관찰결과를 Fig. 3에 도시하였다.
- 시추공 BH-1~BH-4에서 추출된 코어에는 편마암과 편암이 분포하며, 석영맥 및 탄질물이 협재되어 있고, 풍화상태도 심도별로 변화된다. 사면거동해석에 유용한 역학적 특성 결과를 도출하기 위하여 암종과 풍화도를 고려하여 시료 채취구간을 선정하였다. 구간별로 채취된 코어시료를 사용하여 역학적 특성을 분석하였으며, 결과를 Table 2에 수록하였다.
- 사면거동해석에 유용한 역학적 특성 결과를 도출하기 위하여 암종과 풍화도를 고려하여 시료 채취구간을 선정하였다. 구간별로 채취된 코어시료를 사용하여 역학적 특성을 분석하였으며, 결과를 Table 2에 수록하였다. 시추공 BH-1 ~ BH-4에서 공통적으로 심한 풍화등급(HW) 구간에서의 건조밀도는 매우 낮고 공극율은 매우 높게 나타난다.
- 2(a))에 기초하여 대표경사 = 56°를 설정하여 사면해석을 수행하였다.
- 일축압축강도도 풍화진행에 따라 크게 변화된다. 심한풍화 구간의 암석시험편에 대해서는 점하중강도 시험법을 통하여 일축압축강도를 산정하였다. 시추공 BH-1과 BH-3 경우에는 HW 등급 구간에서의 일축압축강도가 10 MPa 정도로 급격하게 저하되며, BH-2와 BH-4에서 추출된 코어들은 시료성형이 불가능하였다.
- 시추코어에서 추출한 절리시료에 대하여 프로파일게이지를 이용하여 측정된 절리면 거칠기(JRC)는 6~14 범위를 나타낸다(Table 3). 절리면의 전단강도 계수인 점착력과 마찰각을 서보제어전단시험기를 활용하여 측정하였다. 점착력은 시추공 BH-2 심도 17.
- 절리 충전물에 풍화 및 변질에 의한 2차 변질광물 및점토광물의 형성과 종류를 파악하기 위하여 X-선 회절분석(XRD)을 실시하였다. 시추공 BH-1 7.
- 사면해석 영역을 개착면의 방향성과 개착단면의 형상에 의거하여 2개 지역으로 구분하였다(Fig. 1 참조). 개착지점 0~40 m 구간에 설정된 A 사면은 경사방향 = 208°이며, 20 m 개착지점의 단면형상(Fig.
- 60 m 개착 지점의 단면형상(Fig 2(c))에 기초하여 상부지역의 대표경사 = 56°를 설정하였으며, 하부지역 수직개착부를 포함한 전체개착단면의 안정성을 횡단면 해석을 수행하여 고찰하였다.
- 시추공에서 관찰된 절리수효는 114개이며, 개착면에는 99개 절리면이 표출되었다. 절리방향성 자료에대하여 클러스터링 알고리즘을 적용하여 산정된 대표 방향성에 의거하여 평사투영해석을 수행하였다. 시추공에서 회수된 코어 절리면에 풍화 진행에 의해 형성된 팽윤성 점토광물이 존재하기 때문에 가장 풍화가 진행된 절리 시료에서 측정된 잔류전단강도 ∅r = 22°를 사용하였다.
- A 사면 중앙인 20 m 개착 지점에 횡단면을 설정하여시추공 BH-1에서 조사된 절리 방향성과 위치자료를 이용하여 절리 트레이스 분포와 사면체 블록형성 범위를 추출하였다(Fig. 9). 횡단면 상에 도시된 평면파괴 유발절리들의 트레이스를 기반으로 잠재적 평면블록을 형성하였으며, 코아절리시료에 대하여 직접전단시험을 수행하여 측정된 전단강도(Table 3 참조)를 사용하여 Mohr- Coulomb 파괴기준에 입각한 평면파괴블록의 안정성을 산정하였다.
- B 사면은 상부의 경사진 개착부와 하부의 수직 개착부로 구성되어 있다. 상부 개착부 지역의 경사방향/경사= 185/56으로 설정하고, 시추공 BH-2에 인접한 좌측부, BH-3에 인접한 중앙부 및 BH-4에 인접한 우측부에대한 평사투영해석을 수행하였다.
- B 사면 중앙부 75 m 개착 지점에 횡단면을 설정하여 평면 및 전도파괴 유발 절리들의 트레이스 분포와 사면체 블록 형성 범위를 도출하였다(Fig. 12). 횡단면 전체영역에서 평면파괴 유발절리들이 분포하여 상부 경사면과 하부 수직 개착부에 표출된다.
- 사면의 방향성과 규모가 개착 지점에 따라 변화되는 개착 사면에 대하여 횡단면 분석기법을 활용하여 안정성을 분석하였다. 개착사면 전체 영역에서 임의의 지점에서 설정될 수 있는 횡단면에는 평사투영기법을 사용하여 분석된 잠재적 평면 및 전도파괴 유발절리들의 트레이스 분포 및 사면체 블록들의 형성 범위가 도시된다.
- 개착사면 전체 영역에서 임의의 지점에서 설정될 수 있는 횡단면에는 평사투영기법을 사용하여 분석된 잠재적 평면 및 전도파괴 유발절리들의 트레이스 분포 및 사면체 블록들의 형성 범위가 도시된다. 현장 절리 시료를 이용하여 측정된 절리면 전단강도를 사용하여 횡단면에 형성되는 평면블록의 안정성을 분석하였으며, 건기 및 우기 시에 요구되는 안전율을 유지하기 위한 적정 보강량 산출도 가능하였다. 특히, 횡단면 상의 블록 위치별 안전율과 적정 보강량을 분석하여 단계별 사면 개착에 대한 최적 설계안 수립에 대한 활용가능성도 확인하였다.
- 현장 절리 시료를 이용하여 측정된 절리면 전단강도를 사용하여 횡단면에 형성되는 평면블록의 안정성을 분석하였으며, 건기 및 우기 시에 요구되는 안전율을 유지하기 위한 적정 보강량 산출도 가능하였다. 특히, 횡단면 상의 블록 위치별 안전율과 적정 보강량을 분석하여 단계별 사면 개착에 대한 최적 설계안 수립에 대한 활용가능성도 확인하였다.
- 횡단면 상에 도시된 평면파괴 유발절리들의 트레이스를 기반으로 잠재적 평면블록을 형성하였으며, 코아절리시료에 대하여 직접전단시험을 수행하여 측정된 전단강도(Table 3 참조)를 사용하여 Mohr- Coulomb 파괴기준에 입각한 평면파괴블록의 안정성을 산정하였다.
대상 데이터
- 연구사면은 약 120 m의 폭을 갖는 대규모 사면이며, 지점별로 개착규모와 방향성이 변화된다. 개착 40 m 지점을 기준으로 좌측부의 대표 경사방향은 216°이며, 우측부의 대표 경사방향은 185°이다.
- 시추공에서 회수된 코어 절리면에 풍화 진행에 의해 형성된 팽윤성 점토광물이 존재하기 때문에 가장 풍화가 진행된 절리 시료에서 측정된 잔류전단강도 ∅r = 22°를 사용하였다.
이론/모형
- 절리군집 형성도를 해석하기 위하여 클러스터링 알고리즘(Mahtab and Yegulalp, 1982)을 사용하였으며, 콘각=15°를 적용하여 통계확률적으로 해석한 결과 2개 절리군이 도출되었다.
성능/효과
- 0 이상을 상회하지만(Fig. 10(b)), 하부지역에서 평면파괴 블록의 규모가 증가할수록 건조상태의 기본 안전율은 감소하고, 수압발달에 의한 위해성은 증대된다(Fig. 10(c) 및 (d)).
- 6 ton/m로 블록 규모에 따라 증가한다. 결과적으로 A 사면 지역에서는 개착면 하부에서 블록 규모가 증가할수록 안정성이 감소하기 때문에 개착면 하부지역 보강작업의 적정성이 전체 개착사면의 안정성 확보에 매우 중요한 것으로 판단된다.
- 이상에서 고찰된 사항들을 종합할 때 평면파괴 양상은 B 사면 전체영역에서 발생될 잠재성이 있으며, 전도파괴는 중앙부 영역에 국한되어 있다. 또한 중앙부에서는 쐐기 파괴도 발생될 가능성이 있어서 B 사면 영역에서 가장 불안정한 지역으로 판단되었다.
- 1 ton/m 이상으로 급격하게 증가된다. 이상의 결과들을 고려할 때 B 사면의 경우에도 개착심도가 증가할수록 안정성이 저하되며, 특히 수직 개착부에서의 안정성 확보가 중요한 것으로 판단되었다.
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