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국내 화강암의 점하중강도와 일축압축강도간의 상관분석

Correlation Between the Point-Load Strength and the Uniaxial Compressive Strength of Korean Granites

지질공학 = The journal of engineering geology, v.24 no.1, 2014년, pp.101 - 110  

우익 (군산대학교 해양공학과)

초록
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이 연구에서는 국내에 분포하는 화강암에 대한 점하중강도($I_{s(50)}$) 와 일축압축강도(UCS) 사이의 상관관계를 선형회귀분석을 통하여 구하였다. 이를 위하여 암석시료의 물리적 물성에 근거하여 화강암 시료를 재분류하여 세 경우에 대한 회귀분석을 수행하였다. 첫째로, 풍화등급에 따른 원점회귀분석을 수행하여 풍화에 따른 상관관계를 구하였으나 풍화등급별 시료의 개수가 부족하여 만족할만한 신뢰수준의 회귀분석결과를 얻지 못하였지만, 풍화가 진행될수록 회귀직선의 기울기가 급해지는 경향을 파악할 수 있었다. 두 번째, 전체 화강암에 대한 회귀분석을 수행하기 위하여 단순선형회귀분석과 신뢰도 및 정확도를 향상시키기 위하여 부트스트랩 리샘플링법을 이용한 단순선형회귀분석을 통하여 두 강도간의 상관관계를 구하였다. 세번째로는 유사한 물리적 물성을 지닌 화강암 시료들의 평균강도에 대한 선형회귀분석을 수행하여 상관관계를 구하였다. 이 방법들을 사용하여 구한 회귀직선방정식의 기울기는 14 내외의 값을 보이고 작은 편차를 지니고 있으며 국내 화강암에 대하여 수행한 기존 연구와 유사한 값을 보이고 있었다. 그러나 16에서 43의 범위를 지닌 y-축 절편은 큰 편차를 보이기 있었기 때문에, 점하중강도로 일축압축강도를 추정할 때에는 이러한 회귀방정식의 오차범위를 고려하여야 할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study presents the results of a regression analysis of the point-load strength ($I_{s(50)}$) and the uniaxial compressive strength (UCS) of granites in Korea. The regression was carried out for three cases using the least-squares method, reclassifying the granite samples based on the...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 국내 분포 암석 중 많은 부분을 차지하고 있는 화강암류에 대한 일축압축강도와 점하중강도간의 상관관계를 통계적으로 구하여 보다 구체적이고 세분화된 기준을 마련하고자 한다.

가설 설정

  • 0 이상의 흡수율을 지니고 있다. 풍화등급에 따른 회귀분석에서는 Bieniawski (1975) 및 Broch and Franklin (1972), Chau and Wong (1996) 등에서 구한 상관관계식과 같이 점하중강도와 일축압축강도간의 상관관계가 원점을 지나는 선형비례관계라고 가정하여 풍화정도에 따른 상관관계의 변화를 비교하였다(Fig. 4).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일축압축강도실험을 수행하기 위해 필요한 작업은 무엇인가요? 여러 암석의 공학적 물성 중에서 일축압축강도는 암석의 기본 물성을 나타내는 중요한 지표 중의 하나로 사용되고 있다. 일축압축강도실험을 수행하기 위하여서는 원통형 암석시료의 상 하부면을 0.02 mm의 오차한계로 수평을 조정하고, 공시체 장축과도 0.001 rad의 오차한계 내에서 수직을 유지하도록 정밀 성형을 하여야한다(ISRM, 1979). 이러한 일련의 성형은 시간과 비용을 요구하는 과정이기 때문에 암석시료 성형에 대한 부담이 없고 보다 간편하고 신뢰할 수 있는 점하중강도 실험이 점차 활용되고 있다.
논문의 저자는 연구를 위해 어느 지역의 화강암을 채취하였나요? Fig. 1의 지질도 상에 표시된 것처럼 대구, 안동, 남원, 대전 그리고 인천 등 총 다섯 지역의 화강암을 채취하여 이 연구에 사용하였다.
일축압축강도실험보다 점하중강도 실험이 점차 활용되고 있는 이유는 무엇인가? 001 rad의 오차한계 내에서 수직을 유지하도록 정밀 성형을 하여야한다(ISRM, 1979). 이러한 일련의 성형은 시간과 비용을 요구하는 과정이기 때문에 암석시료 성형에 대한 부담이 없고 보다 간편하고 신뢰할 수 있는 점하중강도 실험이 점차 활용되고 있다. 여러 연구에서는 이러한 필요성에 부응하여 점하중강도로부터 일축압축강도를 산정하기 위하여 암석 종류 및 풍화상태에 따른 일축압축강도(UCS)와 점하중강도(Is(50))간의 상관계수를 구하여 발표하였다(Broch and Franklin, 1972; Bieniawski, 1975; Kahraman et al.
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참고문헌 (18)

  1. American Society for Testing and Materials (ASTM), 2002, Standard test method for determination of the point load strength index of rock, D5731. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 1488-1494. 

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  3. Bienniawski, Z. T., 1975, The point-load test in geomechanical practice, Engineering geology, 9, 1-11. 

  4. Broch, E. and Franklin, J. A., 1972, The point-load strength test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 9, 669-697. 

  5. Brook, N., 1977, The use of irregular specimens for rock strength tests, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 14, 193-202. 

  6. Brook, N., 1980, Size correction for point loading testing, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 17, 231-235. 

  7. Brook, N., 1985, The equivalent core diameter method of size and shape corrction in point load testing, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 22(2), 61-70. 

  8. Chau, K. T. and Wong, R. H. C., 1996, Uniaxial compressive strength and point load strength of rocks, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geocmech. Abstr., 33, 183-188. 

  9. Chung, H. S. and You, B. O., 1997, A study on variation of rock strength due to weathering and it's estimation, Journal of Korean Geotechnical Society, 13(6), 71-91(In Korean with English abstract). 

  10. Efron, B., 1979, Bootstrap methods: another look at the jacknife, The Annals of Statistics, 7(1), 1-26. 

  11. Efron, B. and Tibshirani, R. J., 1993, An introduction to the bootstrap, Chapman & Hall, 257p. 

  12. Kahraman, S. and Gunaydin, O., 2009 The effect of rock classes on the relation between uniaxial compressive strength and point load index, Bull. Eng. Geol. Environ., 68(3), 345-353. 

  13. Kahraman, S., Gunaydin, O., and Fener, M., 2005, The effect of porosity on the relation between uniaxial compressive strength and point load index, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 42, 584-589. 

  14. KIGAM, 1995, Geological map of Korea, Sungi's Altas co. 

  15. International Society for Rock Mechanics (ISRM), 1979, Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials: Part 1. Suggested method for determination of the uniaxial compressive strength of rock materials, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 16(2), 137. 

  16. International Society for Rock Mechanics (ISRM), 1985, Suggested method for determining point load strength, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 22, 53-60. 

  17. Lee, M. S., Kim, M. I., Baek J. N., and Han B. K., 2011, Calculating the Uniaxial Compressive Strength of granite from Gangwon province using linear regression analysis, The Journal of Engineering Geology, 21(4), 631-364(In Korean with English abstract). 

  18. Lee, S. G. and Lee, S., 1995, A suggested method to predict uniaxial compressive strength of Korean granite by point load strength, 1995, KSCE Journal of Civil Engineering, 15(4), 1015-1027(In Korean with English abstract). 

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