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
- 단층물질의 특성은 단층운동의 특성에 지배를 받아 단층별로 차이가 있을 것으로 예상되지만 본 연구가 초기연구인 점을 감안하여 지역에 따른 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석해 보았다.
- 본 연구에서는 단층물질의 물리·역학적 특성을 규명하기 위해 국내의 75개 단층에서 채취한 109개의 단층물질을 대상으로 각종 실내시험을 실시하여 물리·역학적 특성을 분석하였다.
제안 방법
- Fig. 5에서 분석한 암종별 단층물질의 물리·역학적 특성을 구성 성분별로 세분화하여 분석하였다.
- 또한 상자그림은 사분위수 범위와 수염 범위를 설정함으로써 이상치(outlier data)를 판별할 수 있다. 그러나 본 연구에서는 이상치가 포함되면 y축의 스케일에 의해 사분위수 범위가 명확하게 표현되지 않기 때문에 이상 데이터를 제거하고 상자그림을 작성하였다.
- 단층 물질을 포함하는 기반암의 암종에 따른 물리·역학적 특성을 분석하였다.
- 단층물질에 대한 시료채취는 단층점토(Fig. 2a), 파쇄암(Fig. 2b) 및 손상대(Fig. 2c)로 구분하여 실시하였다. 단층점토와 파쇄암에서 측정한 물리·역학적 특성은 건조단위중량, 비중, 공극률, 자갈함량, 실트/점토 함량, 점토광물 함량,내부마찰각 및 점착력이며, 손상대에서 채취한 물질은 비정형 암석 시료로서 정확한 부피 측정이 어렵기 때문에 점토광물 함량과 내부마찰각, 점착력만을 측정하였다.
- 단층점토와 파쇄암에서 측정한 물리·역학적 특성은 건조단위중량, 비중, 공극률, 자갈함량, 실트/점토 함량, 점토광물 함량,내부마찰각 및 점착력이며, 손상대에서 채취한 물질은 비정형 암석 시료로서 정확한 부피 측정이 어렵기 때문에 점토광물 함량과 내부마찰각, 점착력만을 측정하였다.
- 따라서 국내 단층대에서의 시험 자료를 분석한 기존 연구 사례(Seo et al.,2016)와의 비교를 통해 단층 물질의 물리·역학적 특성을 분석하였다.
- 이들은 암편의 함량 30%를 기준으로 단층암을 분류하였는데 육안으로 확인이 가능한 크기의 물질(visible fragment)을 암편으로 규정하고, 암편이 30% 이상인 경우 단층파쇄암, 30% 이하인 경우 단층점토로 분류하였다. 따라서 암편은 조립자와 세립자의 경계인 0.075 mm를 기준으로 단층점토와 파쇄암을 구분하였다.
- 비정형시료에 대한 직접전단시험은 일반적인 절리면 전단시험과 달리 한번 파괴된 후 시험에 이용될 수 없기 때문에 동일한 장소에서 다수의 시료를 채취하여 시험을 실시하였다. 또한 시료의 전단 면적에 따라 달라지는 수직응력 조건을 반영하기 위해 시험 전 디지털 작업을 통해 전단면의 면적을 측정한 후 시험을 실시하였다(Fig. 3e).
- 한편 단층 손상대에서 채취한 암석 시료는 시험을 위한 시료 성형이 어렵기 때문에 비정형시료를 대상으로 직접전단시험을 실시하였다. 비정형시료에 대한 직접전단시험은 일반적인 절리면 전단시험과 달리 한번 파괴된 후 시험에 이용될 수 없기 때문에 동일한 장소에서 다수의 시료를 채취하여 시험을 실시하였다. 또한 시료의 전단 면적에 따라 달라지는 수직응력 조건을 반영하기 위해 시험 전 디지털 작업을 통해 전단면의 면적을 측정한 후 시험을 실시하였다(Fig.
- 시험 결과를 바탕으로 지역, 암종 및 구성 성분에 따른 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하였으며, 기존 연구사례와의 비교를 통해 실험 결과의 신뢰성을 검증하였다.
- 본 연구에서는 단층물질의 물리·역학적 특성을 규명하기 위해 국내의 75개 단층에서 채취한 109개의 단층물질을 대상으로 각종 실내시험을 실시하여 물리·역학적 특성을 분석하였다. 실내시험으로는 각종 물성 시험과 입도분석, XRD(X-ray diffraction) 분석, 직접전단시험 등을 실시하였고, 시험 결과로부터 단위중량, 비중, 공극률, 자갈함량, 실트/점토함량, 점토광물함량, 내부마찰각, 점착력을 도출하였다. 시험 결과를 바탕으로 지역, 암종 및 구성 성분에 따른 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하였으며, 기존 연구사례와의 비교를 통해 실험 결과의 신뢰성을 검증하였다.
- 실내시험을 통해 건조단위 중량, 비중, 공극률, 자갈함량, 실트/점토 함량, 점토광물 함량, 내부마찰각 및 점착력을 산정하고, 지역, 암종 및 구성성분에 따른 물리·역학적 특성을 분석하였다.
- 3d). 한편 단층 손상대에서 채취한 암석 시료는 시험을 위한 시료 성형이 어렵기 때문에 비정형시료를 대상으로 직접전단시험을 실시하였다. 비정형시료에 대한 직접전단시험은 일반적인 절리면 전단시험과 달리 한번 파괴된 후 시험에 이용될 수 없기 때문에 동일한 장소에서 다수의 시료를 채취하여 시험을 실시하였다.
대상 데이터
- 국내에 분포하는 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하기 위해 75개 단층에서 채취한 109개의 단층물질을 대상으로 실내시험을 실시하였다.
- 국내에 분포하는 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하기 위해 75개 단층에서 채취한 109개의 단층물질을 대상으로 실내시험을 실시하였다. 단층물질은 강원도 6개소, 경상도 44개소, 충청도 20개소, 전라도 5개소의 단층에서 채취하였다(Fig. 1a). 암종별로는 화강암이 38개로 가장 많으며, 셰일 31개, 안산암 29개, 천매암 6개, 편마암 3개, 편암 2개이다(Fig.
- 본 연구에서는 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하기 위해 국내의 75개 단층에서 채취한 109개의 단층물질을 대상으로 실내시험을 실시하였다.
- 단층 물질을 포함하는 기반암의 암종에 따른 물리·역학적 특성을 분석하였다. 분석대상 암종은 화강암, 안산암, 셰일, 천매암, 편암 및 편마암으로 6종류이다. 단위중량은 건조단위중량을 분석한 것으로서, IQR은 안산암에서 13.
데이터처리
- 지역, 암종 및 구성 성분에 따른 단층물질의 물리·역학적 특성을 분석하기 위하여 실내시험 결과에 대한 상자그림(box plot)을 작성하였다.
이론/모형
- 단위중량과 비중시험은 흙의 함수비 측정방법(ASTM D2216-10)과 흙의 비중시험법(ASTM D 854-10)을 준용하였으며(Fig. 3a and 3b), 공극률은 흙의 삼상도 관계식으로부터 산정하였다. 입도 분석은 흙의 체가름시험(ASTM D422-63)과 흙의 씻기 시험방법(KS F 2309)을 이용하여(Fig.
- 5에서 분석한 암종별 단층물질의 물리·역학적 특성을 구성 성분별로 세분화하여 분석하였다. 단층점토와 파쇄암의 구분은 Sibson (1977)과 Takagi and Kobayashi (1996)의 단층암 분류 기준을 준용하였다. 이들은 암편의 함량 30%를 기준으로 단층암을 분류하였는데 육안으로 확인이 가능한 크기의 물질(visible fragment)을 암편으로 규정하고, 암편이 30% 이상인 경우 단층파쇄암, 30% 이하인 경우 단층점토로 분류하였다.
- 075 mm 이하의 입자는 실트/점토로 구분하였다. 또한 점토광물의 함량은 XRD 분석을 통해 정량화하였고, 내부마찰각과 점착력은 직접전단시험(ASTM D 3080-11; ASTM D 5607-08)을 통해 결정하였다(Fig. 3d). 한편 단층 손상대에서 채취한 암석 시료는 시험을 위한 시료 성형이 어렵기 때문에 비정형시료를 대상으로 직접전단시험을 실시하였다.
- 3a and 3b), 공극률은 흙의 삼상도 관계식으로부터 산정하였다. 입도 분석은 흙의 체가름시험(ASTM D422-63)과 흙의 씻기 시험방법(KS F 2309)을 이용하여(Fig.3c) 4.75 mm 이상의 입자는 자갈, 0.075 mm 이하의 입자는 실트/점토로 구분하였다. 또한 점토광물의 함량은 XRD 분석을 통해 정량화하였고, 내부마찰각과 점착력은 직접전단시험(ASTM D 3080-11; ASTM D 5607-08)을 통해 결정하였다(Fig.
성능/효과
- (1) 단층물질의 지역별 물리·역학적 특성을 상자그림을 통해 분석한 결과, 전라도의 단층물질은 타 지역과 비교했을 때 단위중량, 자갈함량 및 점토광물 함량에서 각각 12.7kN/m3, 0.3 wt.
- (2) 암종에 따른 단층물질의 물리·역학적 특성은 편마암의 경우 단위중량과 비중에서 각각 17.1 kN/m3와 2.73으로 가장 높은 중앙값을 보이며, 화강암은 공극률과 점토광물 함량에서 각각 45.5%와 30.1 wt.
- (3) 암종별 구성 성분에 따른 분석 결과, 비중의 평균값은 단층점토에서 2.52~2.66로 파쇄암의 2.53~2.73과 큰 차이를 보이지 않으며, 단층점토의 공극률과 실트/점토 함량은 각각 46.5~51.6%, 82.9~88.2 wt.%로 파쇄암의 32.
- (4) 기존의 연구 사례(Seo et al., 2016)와 단위중량, 내부마찰각 및 점착력을 비교·분석한 결과, 전반적으로 본 연구의 결과 값이 낮은 것으로 나타났다.
- 공극률과 실트/ 점토 함량을 제외한 다른 인자들의 물리·역학적 특성은 단층점토가 파쇄암 및 손상대보다 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다.
- 4b). 공극률의 IQR은 단위중량과 동일하게 충청도와 경상도에서 각각 36.1~48.9%, 32.1~42.6%로 넓게 분포하지만, 중앙값은 강원도와 전라도에서 각각 47.0%, 50.1%로 충청도와 경상도에 비해 높은 값을 보인다(Fig. 4c). 입도분석을 통해 산정한 자갈 함량의 IQR은 전체적으로 0.
- 분석대상 암종은 화강암, 안산암, 셰일, 천매암, 편암 및 편마암으로 6종류이다. 단위중량은 건조단위중량을 분석한 것으로서, IQR은 안산암에서 13.5~17.2 kN/m3로 가장 넓은 범위를 보이며, 중앙값은 모든 암종에서 14.7~17.1 kN/m3로 산정되었다(Fig. 5a). 비중의 경우 안산암과 화강암, 셰일에서 각각 2.
- 6f; Table 1). 단층점토의 내부마찰각은 모든 암종에서 35.8o 이하이며, 평균값은 안산암 18.9o, 화강암 22.7o, 셰일 16.4o로 산정되었다(Fig. 6g;Table 1). 파쇄암의 평균 내부마찰각은 안산암 25.
- 암종에 따른 단위중량을 분석한 결과, 모든 암종에서 Seo et al. (2016)의 연구결과 값이 높은 IQR을 보이며, 중앙값도 18.9~22.7 kN/m3 범위에 분포하여 본 연구의 14.7~17.1kN/m3보다 높은 값을 보인다(Fig. 7a). 내부마찰각은 안산암, 화강암, 셰일의 경우 본 연구의 IQR 내에 Seo et al.
후속연구
- (5) 본 연구에서 분석된 변성암 단층물질의 경우 시료의 수가 다른 암종에 비해 상대적으로 적기 때문에 향후 추가적인 시료채취 및 시험을 통해 지역 및 암종별 물리·역학적 특성을 상세히 분석할 필요가 있으며, 단층 환경, 손상 정도 및 시험 방법 등 다양한 조건을 고려하여 분석을 수행한다면 구조물 설계 및 시공 시 더욱 신뢰성 있는 자료로서 활용될 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.