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서울·경기지역 화강암의 탄성파속도와 탄성계수에 의한 암석의 일축압축강도와의 상관성 연구
A Study on the Correlation between Uniaxial Compressive Strength of Rock by Elastic Wave Velocity and Elastic Modulus of Granite in Seoul and Gyeonggi Region 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.15 no.2 = no.44, 2019년, pp.249 - 258  

손인환 (Department of Civil Engineering, University of Seoul) ,  김병국 (Department of Dongkwangjio Engineering Co. Ltd.) ,  이벽규 (Department of Sater Teck Co. Ltd.) ,  장승진 (Department of Jiam Consultant Co. Ltd.) ,  이수곤 (Department of Civil Engineering, University of Seoul)

초록
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연구목적: 본 연구에서는 서울 경기지역의 화강암을 대상으로 시추조사 시 채취된 암석 시료에서 측정된 물리적 특성 중 탄성파속도와 탄성계수로부터 암석의 일축압축강도와의 상관성을 분석하여 암석의 일축압축강도를 추정하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 119개의 화강암 시추 코아 시료를 대상으로 탄성파 속도와 탄성계수 그리고 일축압축강도와의 상관관계를 도출하기 위하여 실내 암석 실험을 실시하였다. 연구결과: 화강암에 대하여 탄성파속도와 일축압축강도 그리고 탄성계수와의 상호 관계를 단순회귀와 다중회귀로 분석한 결과는 전반적으로 관계식에 나타난 것처럼 신뢰도가 낮음을 확인하였다. 이는 화강암의 구성 입자가 균질하지 못하여 탄성파속도와 탄성계수를 이용한 압축강도 추정에 대한 활용성이 낮은 원인으로 사료된다. 결론: 본 연구에서 암석의 탄성파속도와 탄성계수로부터 일축압축강도를 추정하기 위한 상관관계를 분석하기 위하여 단순회귀분석과 다중회귀분석 방법을 이용하였다. 단순회귀분석은 결정계수($R^2$)가 0.61~0.67 이었으며, 다중회귀분석은 0.71로 나타났다. 따라서 다중회귀분석을 이용하여 암석의 일축압축강도를 추정할 때 다소 신뢰성이 높아질 수 있다. 또한, 향후 탄성파 속도와 탄성계수를 이용한 암석의 일축압축강도를 추정할 때 다양한 통계분석 기법(회귀분석, 인공신경망, 빅데이터 분석 등)을 활용하면 보다 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 본다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: The purpose of this study is to attain the correlation analysis and thereby to deduce the uniaxial compressive strength of rock specimens through the elastic wave velocity and the elastic modulus among the physical characteristics measured from the rock specimens collected during drilling i...

주제어

#서울   #경기지역   #화강암   #일축압축강도   #탄성파속도   #탄성계수   #결정계수  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 서울 ․ 경기지역에 분포하는 화강암을 대상으로 탄성파속도와 탄성계수를 이용한 암석의 일축압축강도와의 관계를 회귀분석을 수행하여 상관관계를 규명하였다.
  • 현재 탄성파속도와 암석의 일축압축강도를 측정하기 위해서 시추조사에 의해 회수된 암석을 이용하고 있고, 그 결과만을 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 암석의 강도를 추정하기 위하여 간편한 시험법 중에서 탄성파속도와 탄성계수를 이용하여 암석의 일축압축강도 특성을 평가하기 위한 연구를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
119개의 화강암 시추 코아 시료를 대상으로 탄성파 속도와 탄성계수 그리고 일축압축강도와의 상관관계를 도출하기 위하여 실내 암석 실험을 실시한 연구결과는? 연구방법: 119개의 화강암 시추 코아 시료를 대상으로 탄성파 속도와 탄성계수 그리고 일축압축강도와의 상관관계를 도출하기 위하여 실내 암석 실험을 실시하였다. 연구결과: 화강암에 대하여 탄성파속도와 일축압축강도 그리고 탄성계수와의 상호 관계를 단순회귀와 다중회귀로 분석한 결과는 전반적으로 관계식에 나타난 것처럼 신뢰도가 낮음을 확인하였다. 이는 화강암의 구성 입자가 균질하지 못하여 탄성파속도와 탄성계수를 이용한 압축강도 추정에 대한 활용성이 낮은 원인으로 사료된다.
암석의 강도를 측정하기 위해 어떤 방법을 사용하는가? 암석의 강도특성은 암반 사면 또는 암반상이나 지하에 축조되는 구조물의 설계와 시공 시에 있어서 매우 중요한 기초자료로 활용되고 있다. 암석의 강도를 측정하는 방법으로는 일반적으로 일축압축강도시험이 이용되고 있으나 이러한 시험법은 한국산업규격(KS E: Korean Industrial Standard E, 이하 KS E, 2006), 한국암반공학회(KSRM: Korea Society for Rock Mechanics and Rock Engineering, 이하 KSRM, 2005), 국제암반역학회 표준시험규정(ISRM: International Society for Rock Mechanics, 이하 ISRM, 1981), 미국표준 시험법(ASTM: American Standards for Testing and Materials, 이하 ASTM, 2005; 2009)에서 규정된 시험규정에 맞게 시험편을 성형해야 하고 많은 비용과 시간이 소요되는게 현 실정이다. 또한 무결암 시료의 사용과 시료의 성형 그리고 시료 내 존재하는 미세 균열로 인한 시험값의 오차가 발생하고 있으며, 게다가 고가이고 중량과 크기의 한계로 인하여 현장에서 사용하지 못하고 실험실에서 사용해야 하는 어려움이 있다.
암석의 강도특성은 어디에 활용되는가? 암석의 강도특성은 암반 사면 또는 암반상이나 지하에 축조되는 구조물의 설계와 시공 시에 있어서 매우 중요한 기초자료로 활용되고 있다. 암석의 강도를 측정하는 방법으로는 일반적으로 일축압축강도시험이 이용되고 있으나 이러한 시험법은 한국산업규격(KS E: Korean Industrial Standard E, 이하 KS E, 2006), 한국암반공학회(KSRM: Korea Society for Rock Mechanics and Rock Engineering, 이하 KSRM, 2005), 국제암반역학회 표준시험규정(ISRM: International Society for Rock Mechanics, 이하 ISRM, 1981), 미국표준 시험법(ASTM: American Standards for Testing and Materials, 이하 ASTM, 2005; 2009)에서 규정된 시험규정에 맞게 시험편을 성형해야 하고 많은 비용과 시간이 소요되는게 현 실정이다.
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참고문헌 (15)

  1. ASTM (American Society for Testing Materials, D 2938-95) (2005). Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Intact Rock Core Specimens, Designation : D2938-95, Annual Book of ASTM Standards. 

  2. ASTM (American Society for Testing Materials) (2009). Standard Test Method for Compressive Strength and Elastic Modulus of Intact Rock Core Specimens under Varying States of Stress and Temperatures, Designation : D7012-07el, Annual Book of ASTM Standards. 

  3. Baek, S.C., Kim, Y.T., Kim, H.T., Yoon, J.S., Lee, Y.G. (2006). "Evaluation of Rock Uniaxial Compressive Strength Using Ultrasonic Velocity." Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 7, No. 2, pp. 33-42. 

  4. Broch, E., Franklin, J.A. (1972). "The point-load strength test." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, Vol. 9, Is. 6, pp. 669-697. 

  5. Choi, G.H., Baek, S.C. (2014). "Predicting the Uniaxial Compressive Strength and Young's Modulus of Rocks using Ultrasonic Velocity." Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 15, No. 2, pp. 53-58. DOI: http://dx. doi.org/10.14481/jkges.2014.15.2.53. 

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  7. Inoue, M., Ohomi, M. (1981). Relation between uniaxial compressive strength and elastic wave velocity of soft rock. In: K. Akai, M. Mayashi, Y. Nishimatsu, Editors. Proceedings of the International Symposium on Weak Rock, Tokyo, pp. 9-13. 

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  9. Jang, J.H. (2010). Evaluation of Rock Uniaxial Compression Strength by Elastic Wave Velocity. Master's thesis, Andong University, Andong, Korea, pp. 1-69. 

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    상세보기

  11. Kim, B.K., Lee, B.K., Jang, S.J., Lee, S.G. (2018). "A Study on the Correlations between the Physical Characteristics of Rock Types by Multiple Regression Analysis and Artificial Neural Network." The Journal of Engineering Geology, Vol. 28, No. 4, pp. 673-686. DOI: https://doi.org/10.9720/kseg.2018.4.673. 

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  14. Lee, J.S., Moon, J.K., Choi, W.E. (2011). "Analysis of Correlation Between Velocity of Elastic Wave and Mechanical Properties of Rocks." Journal of Korean Society for Rock Mechanics, TUNNEL & UNDERGROUND SPACE, Vol. 21, No. 1, pp. 50-65. 

  15. Yasar, E., Erdogan, Y. (2004). "Correlating sound velocity with the density, compressive strength and young's modulus of carbonate rocks." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 41, No. 5, pp. 871-875. 

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