선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 거창화강암을 대상으로 수많은 실내 암석시험을 통해 각종 물성을 구하였다. 실험결과로 얻어진 각종 물성 간의 상호관계를 분석하였으며, 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 각종 회귀식을 구하였다.
- 본 연구에서는 거창화강암의 기초 물성들을 조사하기 위하여, 이 암석에 대해 총 927회의 실내시험을 실시하여 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도 일축 압축강도, 영률, 포아송비, 인장강도, 점착력, 내부마찰각, 점하중강도지수 등의 각종 물리적 성질을 구하였다. 또한, 여러 가지 물성 간의 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 물성 상호 간의 관련성을 알아보았다.
- 본 연구에서는 거창화강암의 물성을 구하기 위하여 본 지역 석산에서 채취한 암석 코어를 대상으로 NX 규격의 원주형 암석 시험편들을 제작하였다. 일축압축강도 시험편, 압열인장강도 시험편, 삼축압축강도 시험편은 각각 한국암반공학회 표준암석시험법을 따라 제작하였으며(한국암반공학회, 2005), 각 시험별 시험편의 수량은 Table 3과 같다.
- 암석의 일축압축강도는 암석 물성 중에서 가장 중요시되는 항목이다. 본 연구에서는 거창화강암의 일축압축강도와 나머지 물성간의의 상호관련성을 알아보기 위하여 실험결과 값들에 대한 상관분석을 실시하였다 (Table 5 참고). 그 결과, 일축압축강도는 다른 역학정수인 영률, 포아송비, 인장강도, 내부마찰각, 점착력, 점하중강도지수 등과 상관계수 0.
제안 방법
- 거창화강암의 인장강도를 구하기 위하여 평균값으로서 지름 54 mm, 길이 27 mm 규격의 원판형 시험편을 사용하여 압열인장시험 157회를 실시하였다. 또한 점하 중강도지수를 구하기 위하여 점하중시험 157회를 실시하였다. 점하중시험은 원주형, 직육면체, 불규칙한 형태의 시험편에 대해 실시되지만, 본 연구에서는 지름 54 mm인 암석 코어 원주형 시험편에 대해 직경방향시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 거창화강암의 기초 물성들을 조사하기 위하여, 이 암석에 대해 총 927회의 실내시험을 실시하여 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도 일축 압축강도, 영률, 포아송비, 인장강도, 점착력, 내부마찰각, 점하중강도지수 등의 각종 물리적 성질을 구하였다. 또한, 여러 가지 물성 간의 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 물성 상호 간의 관련성을 알아보았다. 이 연구의 결과는 국내 암석의 물리적 성질에 관한 연구 중에 하나로서, 국내 화강암에 대한 기초 자료로도 활용될 수 있다.
- 본 연구에서는 Table 4에 나타낸 11가지 물성들 중에서 물성 간 상호관련성이 비교적 큰 물성들에 대하여 단순회귀분석과 다중회귀분석을 실시하였다. 회귀분석을 통해 여러 가지 회귀식을 산출하였는데 각 회귀식에는 수정된 결정계수를 함께 표시하였다.
- 삼축압축시험은 암석의 점착력과 내부마찰각을 구하는 것을 목적으로 하며, 구속압의 크기를 달리한 시험편의 개수는 5개 이상을 원칙으로 하되 최소 3개 이상의 시험편에 대해 시험을 실시하도록 규정되어 있다(한국암반공학회, 2006). 본 연구에서는 구속압의 크기를 5, 10, 15 MPa로 설정한 3개의 시험편을 1세트로 하여 삼축압축시험을 실시하였다. 즉, 일축압축시험편과 동일한 규격의 시험편을 총 456개 제작하여 삼축압축시험 152세트를 실시하였다.
- 본 연구에서는 평균값으로서 지름 54 mm, 길이 108 mm 규격의 일축압축시험편을 총 157개 제작하고 일축 압축시험을 실시하여, 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도, 영률, 포아송비를 구하였다. 세부적인 시험방법은 한국암반공학회 표준암석시험법(한국암반공학회, 2005)에 따라 실시하였다.
- 일축압축강도 시험편, 압열인장강도 시험편, 삼축압축강도 시험편은 각각 한국암반공학회 표준암석시험법을 따라 제작하였으며(한국암반공학회, 2005), 각 시험별 시험편의 수량은 Table 3과 같다. 이와 같이 본 연구에서는 총 927회의 실내 시험을 실시하여 거창화강암의 물성을 정량적으로 구하였다. 한편, 본 실험의 결과 중 일부는 노승재(2013)에 의해 석사학위논문으로 기발표된바 있지만, 본 연구에서는 선행연구의 미비점을 보완하고 추가적인 실험을 실시하여 그 결과를 반영하였으며 새로운 회귀분석도 실시하였다.
- 또한 점하 중강도지수를 구하기 위하여 점하중시험 157회를 실시하였다. 점하중시험은 원주형, 직육면체, 불규칙한 형태의 시험편에 대해 실시되지만, 본 연구에서는 지름 54 mm인 암석 코어 원주형 시험편에 대해 직경방향시험을 실시하였다. 시험편의 규격이나 구체적인 시험방법은 한국암반공학회 표준암석시험법(한국암반공학회, 2007)에 따라 실시하였다.
- 이와 같이 본 연구에서는 총 927회의 실내 시험을 실시하여 거창화강암의 물성을 정량적으로 구하였다. 한편, 본 실험의 결과 중 일부는 노승재(2013)에 의해 석사학위논문으로 기발표된바 있지만, 본 연구에서는 선행연구의 미비점을 보완하고 추가적인 실험을 실시하여 그 결과를 반영하였으며 새로운 회귀분석도 실시하였다.
대상 데이터
- 거창화강암의 인장강도를 구하기 위하여 평균값으로서 지름 54 mm, 길이 27 mm 규격의 원판형 시험편을 사용하여 압열인장시험 157회를 실시하였다. 또한 점하 중강도지수를 구하기 위하여 점하중시험 157회를 실시하였다.
- 한편, 157회의 일축압축시험 중 4회는 실험 오류로 인해 영률과 포아송비를 구하지 못하였다. 따라서 Table 4에 나타난 물성들 중 영률과 포아송비의 자료 수는 153개이고 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도의 자료 수는 157개이다.
- 압열인장시험과 점하중시험에서 얻어진 암석의 물성은 평균값 기준으로 인장강도 6.2 MPa, 점하중강도지수 4.6 MPa이며, 각각의 자료 수는 157개이다. 구체적인 물성값 분포는 Table 4에 표시하였다.
- 본 연구에서는 구속압의 크기를 5, 10, 15 MPa로 설정한 3개의 시험편을 1세트로 하여 삼축압축시험을 실시하였다. 즉, 일축압축시험편과 동일한 규격의 시험편을 총 456개 제작하여 삼축압축시험 152세트를 실시하였다. 삼축압축시험에서 얻어진 물성은 평균값 기준으로 점착력 14.
데이터처리
- 3. 시험을 통해 얻어진 모든 물성을 히스토그램으로 표시하여 물성값의 흩어짐을 확인하였으며, 물성별 최솟값, 최댓값, 평균값, 표준편차를 나타내었다.
- 본 연구에서는 거창화강암에 대한 수많은 실험을 통해 물성을 구하였으며, 상관분석과 회귀분석을 거쳐 (1) ∼(17)식과 같은 회귀식을 도출하였다.
- 본 연구에서는 거창화강암을 대상으로 수많은 실내 암석시험을 통해 각종 물성을 구하였다. 실험결과로 얻어진 각종 물성 간의 상호관계를 분석하였으며, 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 각종 회귀식을 구하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 암석의 물성들은 독립적인 실험에 의해 구해지지만, 상호 간에 어느 정도의 관련성을 가지는 것으로 알려진다. 한편, 변수들 간의 관련성을 조사하기 위한 방법으로는 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient) 가 널리 사용되며, 본 연구에서는 SPSS를 사용하여 Table 4에서 나타난 11가지 물성 변수들에 대한 상관분석을 실시하였다. Table 5는 상관분석을 통해 얻어진 피어슨 상관계수를 보여준다.
- 한편, 일축압축강도와 0.8 이상의 큰 상관계수를 보인 포아송비, 점하중강도지수, 영률에 대해서는 상호 간의 다중회귀분석도 실시하였다. 아래는 독립변수가 2개인 경우 다중회귀분석을 통해 산출된 물성 간의 회귀식으로, 결정계수가 큰 것부터 순서대로 나타내었다.
이론/모형
- 본 연구에서는 평균값으로서 지름 54 mm, 길이 108 mm 규격의 일축압축시험편을 총 157개 제작하고 일축 압축시험을 실시하여, 암석의 단위중량, 흡수율, P파 속도, S파 속도, 영률, 포아송비를 구하였다. 세부적인 시험방법은 한국암반공학회 표준암석시험법(한국암반공학회, 2005)에 따라 실시하였다.
- 점하중시험은 원주형, 직육면체, 불규칙한 형태의 시험편에 대해 실시되지만, 본 연구에서는 지름 54 mm인 암석 코어 원주형 시험편에 대해 직경방향시험을 실시하였다. 시험편의 규격이나 구체적인 시험방법은 한국암반공학회 표준암석시험법(한국암반공학회, 2007)에 따라 실시하였다.
- 본 연구에서는 거창화강암의 물성을 구하기 위하여 본 지역 석산에서 채취한 암석 코어를 대상으로 NX 규격의 원주형 암석 시험편들을 제작하였다. 일축압축강도 시험편, 압열인장강도 시험편, 삼축압축강도 시험편은 각각 한국암반공학회 표준암석시험법을 따라 제작하였으며(한국암반공학회, 2005), 각 시험별 시험편의 수량은 Table 3과 같다. 이와 같이 본 연구에서는 총 927회의 실내 시험을 실시하여 거창화강암의 물성을 정량적으로 구하였다.
성능/효과
- 1. 일축압축시험 157회, 압열인장시험 157회, 삼축압축 시험 152회, 점하중강도시험 157회를 실시하여 얻어진 거창화강암의 평균 물성은 단위중량 25.9 kN/m3 ,흡수율 0.38%, P파속도 3408 m/s, S파속도 2234 m/s, 일축압축강도 121 MPa, 영률 44 GPa, 포아송비 0.23, 인장강도 6.2 MPa, 점착력 14 MPa, 내부마찰각 51.3°, 점하중강도지수 4.6 MPa이었다.
- 2. 거창화강암의 물성을 서로 비교하면 일축압축강도는 인장강도의 19.5배, 점착력의 8.6배이고, P파 속도는 S파 속도의 1.5배 수준이었다.
- 4. 물성 상호 간의 관련성을 조사하기 위한 상관분석에서 일축압축강도는 포아송비, 점하중강도지수, 영률과 0.8 이상의 상관계수를 보였다.
- 거창화강암의 인장강도와 상호관련성이 큰 물성은 점착력, 점하중강도지수, 일축압축강도의 순서로 나타났는데, 이 중 상관계수가 0.8 이상인 것은 점착력뿐이었다. Fig.
- 본 연구에서는 거창화강암의 일축압축강도와 나머지 물성간의의 상호관련성을 알아보기 위하여 실험결과 값들에 대한 상관분석을 실시하였다 (Table 5 참고). 그 결과, 일축압축강도는 다른 역학정수인 영률, 포아송비, 인장강도, 내부마찰각, 점착력, 점하중강도지수 등과 상관계수 0.5 이상의 관련성을 보였지만, 역학정수가 아닌 단위중량, 흡수율, P파 속도, S 파 속도와의 관련성은 거의 없었다. 이 중에서 0.
- 2는 일축압축시험, 압열인장시험, 삼축압축시험, 점하중시험에서 얻어진 물성값의 분포를 나타낸 것으로, Table 4에 나타난 물성별로 히스토그램과 정규곡선을 표시한 것이며 각각의 물성은 산술평균, 표준편차, 자료수를 함께 나타내었다. 애초에 시험 암석들은 모두 비슷한 외견을 가지고 있었으나 암석의 불균질성으로 인해 각종 물성값들은 어느 정도 흩어짐이 나타나는 것을 알 수 있었다.
- 5이다. 일축압축시험을 통해 얻어진 암석의 물성은 평균값 기준으로 단위중량 25.9 kN/m3 ,흡수율 0.38%, P파속도 3408 m/s, S파속도 2234 m/s, 일축압축강도 121 MPa, 영률 44 GPa, 포아송비 0.231이다. 또한, Table 4에 나타난 물성 중 인장강도, 마찰각, 점착력, 점하중강도지수에 대해서는 후술한다.
- 한편, Fig. 2에 나타낸 각종 물성 중에서 흡수율, 일축 압축강도, 인장강도, 점하중강도지수는 다른 물성에 비해 산술평균으로 대푯값을 지시하기는 곤란할 정도로 자료의 분산이 컸는데, 각각의 변동계수(coefficient of variation)를 백분율로 나타내면 58%, 43%, 42%, 30%이다. 이는 암석 고유의 불균질성에 따른 영향으로 이해되는데, 특히 암석의 불구속 강도(unconfined strength) 특성에 해당하는 일축압축강도, 인장강도, 점하중강도지수의 분산이 큰 것은 암석 파괴의 핵으로 작용하는 Griffith crack의 분포특성이나 방향이 시험편마다 달랐기 때문에 발생한 것으로 생각된다.
후속연구
- 6. 본 연구의 결과는 국내 암석 물성의 데이터베이스 자료로 활용될 수 있으며, 사용자의 주의에 따라 거창화강암에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한, 여러 가지 물성 간의 단순회귀분석과 다중회귀분석을 통해 물성 상호 간의 관련성을 알아보았다. 이 연구의 결과는 국내 암석의 물리적 성질에 관한 연구 중에 하나로서, 국내 화강암에 대한 기초 자료로도 활용될 수 있다.
- 7 이상인 것을 정리한 것으로, 결정계수가 큰 것부터 나열한 것이다. 이는 국내 암석 물성의 데이터베이스 자료로 활용될 수 있으며, 사용자의 주의에 따라 거창화강암에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 한편, 전술한 바와 같이 거창화강암은 결에 따른 강도 이방성이 존재하지만, 본 연구에서는 이방성을 고려한 시험을 실시하지는 못하였다. 이는 본 지역 다수의 석산으로부터 채취된 임의의 암석코어의 시추방향이 어느 결 방향인지 불분명하였기 때문인데, 거창화강암의 물성 분포와 물성 간 상호관련성을 더욱 심층적으로 연구하기 위해서는 향후 이방성을 고려한 시험도 요구된다. 다시 말해서 본 연구에서 얻어진 암석의 물성값은 결의 이방성을 고려한 것은 아니지만, 시험편의 수량이 많은 점을 감안하면 결을 고려하지 않은 거창화강암 물성의 전체적인 평균값 개념으로 이해될 수 있다.
- 특정 지역에 분포하는 암석 물성에 대한 연구도 실시되었는데, 박찬 등(2008)은 독도 암석에 대해 조사하였으며, 김종우 등(2012)은 제천지역 석회암의 역학적 특성에 대해 보고하였다. 이와 같이 국내 암석의 물리적 성질에 관한 연구들은 꾸준히 수행되고 있지만, 암석은 불균질하고 이방성을 가진 재료이므로 아직까지 모든 물성을 규명하지는 못하였다고 볼 수 있으며, 더욱이 암석의 물성은 암석 종류나 풍화 정도에 따라 민감하게 달라지므로 이에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 특히 화강암은 우리나라에 분포하는 가장 많은 암석 중의 하나이며 이 중 거창화강암은 국내 주요 석재자원으로 사용되기 때문에 이 암석에 대한 역학적 성질 규명은 매우 중요하다.
- 한편, 거창화강암은 국내 주요 석재로 사용되기 때문에 향후 이방성을 고려한 수많은 시험을 통해 각종 물성의 특징이 재조명될 필요가 있으며, 포천석, 황등석 등에 대한 심층적인 비교 연구도 필요하다.
- 한편, 전술한 바와 같이 거창화강암은 결에 따른 강도 이방성이 존재하지만, 본 연구에서는 이방성을 고려한 시험을 실시하지는 못하였다. 이는 본 지역 다수의 석산으로부터 채취된 임의의 암석코어의 시추방향이 어느 결 방향인지 불분명하였기 때문인데, 거창화강암의 물성 분포와 물성 간 상호관련성을 더욱 심층적으로 연구하기 위해서는 향후 이방성을 고려한 시험도 요구된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.