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함수상태에 따른 제주도 현무암의 역학적 특성
Mechanical Characteristics of Basalt in Jeju Island with Relation to Moisture Condition 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.36 no.7, 2020년, pp.29 - 40  

박상렬 (제주대학교 토목공학과) ,  문경태 (제주대학교 토목공학과)

초록
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본 연구는 제주도 현무암의 함수상태가 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다양한 실내시험을 수행하였다. 시험편은 제주 북서부의 상가리와 어음리에서 채취한 현무암으로 각각 20개씩 제작하였다. 시험은 포화 및 건조상태로 구별하여 진행하였으며, 이를 바탕으로 함수상태에 따른 물성 및 역학적 특성간의 관계를 고찰하였다. 기존 연구결과들과 함께 분석한 결과, 포화상태의 경우 건조상태보다 일축압축강도, 압열인장강도 및 탄성계수가 비슷한 비율로 감소함을 알 수 있었다. 또한 압열인장강도와 일축압축강도는 선형비례관계에 있으며, 함수상태는 이 관계에 큰 영향을 주지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, various laboratory tests were conducted to evaluate the effect of the moisture conditions of Jeju basalt on the mechanical properties. Twenty specimens were produced respectively from basalts collected from Sangga-ri and Eoeum-ri in northwestern Jeju. The tests were performed under sa...

주제어

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문제 정의

  • Yang(2015a)은 제주도 화산암에 대해 비중-흡수율 관계에 따라 크게 2개의 선형회귀로 구분됨을 제안한 바 있으며, 본 연구에서 사용된 데이터 중 Kim(2007)Scoria를 제외하면 모두 선형회귀 (1)에 해당되고 있음을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Yang(2015a)이 제안한 선형회귀 (1)에 해당하는 제주도의 화산암을 중심으로 그 특성을 살펴보고자 한다.
  • 그러나 해상풍력발전기의 기초설계를 위한 지반조사시, 암반의 강도는 건조된 시료로 평가하기 때문에 실제 해상에서의 암반 강도와는 차이를 갖게 된다. 따라서, 본 연구에서는 제주도 북서부 지역에서 채취한 현무암에 대해 함수상태를 변화(포화/건조)시켜 실내시험을 수행하고 기존연구결과와 함께 함수상태가 현무암의 역학적 특성에 미치는 영향을 분석 및 평가하고자 한다.
  • 먼저, 비중과 흡수율의 관계를 검토하고물리적 성질과 역학적 성질 사이의 상관관계를 살펴보고자 한다. 또한 함수상태가 교정일축압축강도(이하 일축압축강도, UCS) 및 교정압열인장강도(이하 압열인장강도, BTS), 탄성계수에 미치는 영향을 살펴보고자 한다.
  • 먼저, 비중과 흡수율의 관계를 검토하고, 물리적 성질과 역학적 성질 사이의 상관관계를 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해상풍력발전기 기초설계 과정에서 지반조사 수행 시 얻을 수 있는 암반의 강도의 문제점은? 해상풍력발전기의 공용기간은 20년으로 막대한 공사비를 들여 시공되는 만큼, 공용기간 동안 문제가 발생 하지 않도록 기초가 보다 안전하고 정확하게 설계되고 시공되어야 한다. 그러나 해상풍력발전기의 기초설계를 위한 지반조사시, 암반의 강도는 건조된 시료로 평가하기 때문에 실제 해상에서의 암반 강도와는 차이를 갖게 된다. 따라서, 본 연구에서는 제주도 북서부 지역에서 채취한 현무암에 대해 함수상태를 변화(포화/건조)시켜 실내시험을 수행하고 기존연구결과와 함께 함수상태가 현무암의 역학적 특성에 미치는 영향을 분석 및 평가하고자 한다.
용암류 암반이란? 제주도는 약 200만년 전부터 역사시대까지 발생한 여러 차례의 화산활동으로 형 섬(Yoon and Ko, 2011)으로, 제주도의 지반은 토사층이 얇게 표면을 덮고 있고, 그 아래 용암류 암반과 화산쇄설층이 층상으로 구성되어 있다. 이 용암류 암반은 육지부의 심성암이나 퇴적암과는 달리 용암이 흘러가면서 냉각되어 형성된 것으로 유동구조(Flow structure)를 나타내며, 용암 속에 존재하던 휘발성분이 미처 빠져나오지 못하여 형성된 기공(vesicle)이 불규칙적으로 발달한 다공성 구조를 갖고있다. 이러한 제주도의 화산암에 대한 물리적 및 역학적 특성들과 서로의 상관성에 대한 연구가 많은 연구자에 의해 선행되었으나(Kim and Choi, 1991; Eum, 2002; Kim, 2007; Nam et al.
비중이 증가함에 따라 일축압축강도와 압열인장강도 모두 지수적으로 증가하는 것은 어떤 의미인가? 8이상에서 급격히 증가하고 있다. 구성광물에 따라 차이가 있겠지만 입자의 단위질량이 유사하다면 비중이 증가하는 것은 밀도가 증가하는 것과 같다. 이는 암석에 하중이 재하될 때 재하면적이 증가하고, 구조체가 보다 안정적으로 형성되기 때문에 일정 비중 이상에서는 내하력이 급격히 증가하는 것으로 사료된다. 
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참고문헌 (30)

  1. Burshtein, L. (1969), "Effect of Moisture on the Strength and Deformability of Sandstone", J. of Mining Science, Vol.5, No.5, pp.573-576. 

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  27. Yang, S. (2016), "Strength Parameters of Basalts in Jeju Island according to Rock Failure Criterions", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.32, No.3, pp.15-27 (in Korean). 

  28. Yang, S. and Boo, S. (2019), "Estimation of Deformation Modulus of Basaltic Rock Masses in Northeastern and Northwestern Jeju Island", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.35, No.1, pp.5-15 (in Korean). 

  29. Yoon, S. and Ko, K. (2011), "Topography, Geology and Underground Water in Jeju Island", Nae Ha Publishing Company, p.130 (in Korean). 

  30. Yu, Y., Yin, J., and Zhang, Z. (2006), "Shape Effects in the Brazilian Tensile Strength Test and a 3D FEM Correction", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol.43, pp. 623-627. 

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