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논문 상세정보

현장 및 실내 측정 탄성파 속도에 근거한 암반평가 기준에 대한 고찰

On the Evaluation of Construction Standards Based on Seismic Velocities Obtained In-Situ and through Laboratory Rock Tests

초록

이 연구에서는 국내 토목현장에서 수행된 하향식 탄성파탐사 및 굴절법 탄성파탐사 자료(177개)와 시추조사 시료(1,035개)에 대해 연암과 경암(보통암 포함)으로 분류한 후, 건설표준품셈과 지반조사표준품셈의 탄성파 속도에 의한 암반분류 기준을 비교하였다. 현장에서의 하향식 탄성파탐사 및 굴절법 탄성파탐사에 의한 탄성파 속도는 연암의 경우 1,400~2,900 m/s의 범위로 건설표준품셈 A그룹(1,200~1,900 m/s)과 지반조사표준품셈(1,200~2,500 m/s)의 기준보다 빠르게 나타났으며, 보통암과 경암의 경우 2,300~3,800 m/s의 범위로 기준범위와 유사하게 나타나는 것으로 나타났다. 실내암석시험에서 구해진 연암과 보통암~경암의 탄성파속도 또한 현장 탐사 결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 암반 탄성파 속도와 품셈간의 상이점을 품셈이 절대적으로 옳다는 관점에서 본다면, 현장 탄성파 속도의 경우 하부지반의 영향을 받아 속도가 빨라지는 것과 실내암석시험의 경우에는 연암구간에서의 시료선별 시 무결암의 선별에 의한 것으로 여길 수 있다. 반대로 상이점의 원인을 품셈에 오류가 있는 것으로 본다면, 품셈상의 지층경계가 점이적이지 않은 뚜렷한 경계가 인위적으로 설정된 점, 지질 양상이 다른 외국의 기준을 그대로 차용하여 사용한다는 점, 품셈상 지층의 탄성파 속도에 대한 독립된 검증이 이루어지지 않은 점 등의 문제가 있음을 알 수 있다. 이 연구에서는 현장에서의 향후 이러한 검증 연구를 제안하며, 널리 쓰이는 품셈에 의한 지층분류에는 내포된 문제가 있음에 대한 인식이 중요하다.

Abstract

Seismic velocities measured from in-situ tests (n=177) and through rock core samples (n=1,035) are reviewed in light of construction standards, widely used standards as a first-hand approximation of rock classification solely based on seismic velocities. In-situ down hole tests and refraction survey for soft rocks showed seismic velocities of 1,400~2,900 m/s which is faster than those specified in construction standards. For moderate~ hard rocks, in-situ down hole tests and refraction survey showed 2,300~3,800 m/s which roughly corresponds with the range specified in the construction standards. A similar trend is also observed for seismic velocities measured from rock core samples. The observed differences between construction standards and seismic velocities can be explained in two ways. If construction standards are correct the observed differences may be explained with seismic velocities affected by underlying fast velocities and also possibly with selection of intact cores for velocity measurement. Alternatively, construction standards may have intrinsic problems, namely artificial discrete boundaries between soft rocks and moderate rocks, application of foreign standards without consideration of geologic setting and lack of independent verification steps. Therefore, we suggest a carefully designed verification studies from a test site. We also suggest that care must be exercised when applying construction standards for the interpretation and accessment of rock mass properties.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄성파
탄성파란?
탄성 거동을 하는 매질(흙, 암석 등)에 발파 또는 해머 타격 등에 의해 순간적으로 급격한 힘이 가해지면 매질 내 변위가 발생하는데 변위의 발생과 회복에 따른 에너지가 전파되는 것

탄성 거동을 하는 매질(흙, 암석 등)에 발파 또는 해머 타격 등에 의해 순간적으로 급격한 힘이 가해지면 매질 내 변위가 발생하는데 변위의 발생과 회복에 따른 에너지가 전파되는 것을 탄성파라고 한다. 탄성파는 진폭, 주기, 속도 등의 특성을 갖는데 이 중 탄성파의 속도는 매질의 밀도와 탄성계수의 영향을 받는다.

탄성파
탄성파가 갖는 특성은?
진폭, 주기, 속도 등

탄성 거동을 하는 매질(흙, 암석 등)에 발파 또는 해머 타격 등에 의해 순간적으로 급격한 힘이 가해지면 매질 내 변위가 발생하는데 변위의 발생과 회복에 따른 에너지가 전파되는 것을 탄성파라고 한다. 탄성파는 진폭, 주기, 속도 등의 특성을 갖는데 이 중 탄성파의 속도는 매질의 밀도와 탄성계수의 영향을 받는다. 이와 같은 탄성파의 전파속도가 매질의 영향을 받는다는 사실은 다양한 공학적 용도의 근거이다.

지표하부를 확인하기 위하여 시추조사가 수행
지표하부를 확인하기 위하여 시추조사가 수행되는데 그 한계점은?
한 지점에 대한 시추조사 결과를 미시추구간에 적용함에 있어 한계를 보인다

모든 토목구조물의 설계와 시공에 있어 공사현장에 분포하는 충적토, 풍화토, 풍화암, 연암, 경암 등으로 흙과 암반을 구분하는 지층분류가 필요하며, 이를 위해 지표하부를 확인하기 위하여 시추조사가 수행된다. 하지만 시추조사는 지층을 육안으로 직접 확인할 수 있는 장점을 가지고 있으나 한 지점에 대한 시추조사 결과를 미시추구간에 적용함에 있어 한계를 보인다. 이러한 시추조사의 단점을 보완하기 위하여 물리탐사 기법이 활용되고 있으며, 많이 이용되는 물리탐사 방법으로 전기, 전자탐사 및 탄성파탐사 등이 있다.

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