초록 ▼

□ 연구개요
산악지형이 많은 국내의 경우에는 절리면과 같은 암반내 불연속면을 따른 사면붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 이 같은 자연재해를 방지하기 위해서는 절리면의 전단강도를 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이 연구에서는 절리면의 전단강도에서 가장 중요한 요소인 암석 절리면의 거칠기를 정량적으로 특성화하고 이를 바탕으로 전단강도를 정확히 예측할 수 있는 새로운 절리면 전단강도 기준식을 제시하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 목표를 이루기 위하여 이 연구에서 암석 절리면의 실제 형상이 반영된 3차원 거칠기 측정 연구,

□ 연구개요
산악지형이 많은 국내의 경우에는 절리면과 같은 암반내 불연속면을 따른 사면붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 이 같은 자연재해를 방지하기 위해서는 절리면의 전단강도를 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이 연구에서는 절리면의 전단강도에서 가장 중요한 요소인 암석 절리면의 거칠기를 정량적으로 특성화하고 이를 바탕으로 전단강도를 정확히 예측할 수 있는 새로운 절리면 전단강도 기준식을 제시하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 목표를 이루기 위하여 이 연구에서 암석 절리면의 실제 형상이 반영된 3차원 거칠기 측정 연구, 절리면의 전단강도와 거칠기의 상관성을 연구, 절리면의 정량적 거칠기 특성이 적용된 새로운 전단강도 기준 개발 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 암석 절리면의 실제 형상이 반영된 3차원 거칠기 측정 연구
다양한 거칠기를 갖는 20종의 자연 암반 절리면 시료를 대상으로 절리면의 3차원 형상을 정밀하게 수치화하여 1차원 거칠기 파라미터와 3차원 거칠기 파라미터를 계산하였다. 거칠기의 기울기와 관련된 Z2와 Ai 파라미터가 거칠기 정량화에 가장 효과적이었으며, 3차원 파라미터인 Z2s, Rs, 프랙탈차원(D)도 거칠기 정량화에 유용한 것이 확인되었다.
2. 절리면의 전단강도와 3차원 거칠기의 상관성 연구
거칠기 유형을 대표하는 5종의 절리면 시료를 선택하여 복제절리시료를 제작하고 직접전단시험을 실시하였다. 거칠기가 큰 시료일수록 전단강도가 더 크며, 거칠기 낮은 시료는 벽면의 강도가 다르더라도 전단강도의 차이가 크지 않으나 거칠기 높을수록 벽면강도가 큰 시료가 더 높은 전단강도를 갖는다. 거듭제곱(Power law) 관계식으로 전단시험결과를 회귀분석하고 거칠기 파라미터와 회기식의 파라미터 간의 상관관계를 파악하였다. 전반적으로 1차원 거칠기 파라미터가 3차원 거칠기 파라미터에 비해 전단강도 파라미터와 더 좋은 상관성을 보였다.
3. 정량적 거칠기 특성이 적용된 새로운 절리면 전단강도 기준 연구
표준 거칠기 프로파일을 3차원 형상으로 제작한 후 직접전단시험을 실시하였다. 직접전단시험결과로부터 역산된 각 시료들의 역산 거칠기 값인 JRCm은 Barton이 부여한 JRC 보다 다소 낮고 좁은 범위로 분포하였다. 거칠기 형상으로부터 측정된 Z2를 이용하여 JRCm를 추정할 수 있는 관계식과 Barton의 JRC와 JRCm과의 상관식을 회귀분석으로 제시하였다. 또한 기존의 Barton 경험식을 수정하여 새로운 절리면 전단강도 관계식을 제안하였다. 직접전단시험결과를 이용한 검증에서 새롭게 제안된 관계식은 매우 높은 정확도를 갖는 것으로 분석되었다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
절리면 거칠기와 전단강도의 상관성 분석결과와 3차원 형상 절리면의 정량적 거칠기 특성이 적용된 전단강도 기준을 활용할 경우 암반절리의 거칠기 측정과 간단한 현장 시험만으로도 암반의 전단강도를 예측할 수 있는 기술이 개발될 수 있다. 따라서 이 연구에서 도출된 결과들은 절리면의 역학적 특성에 영향을 받는 다양한 지반공학 문제들에 대한 정량적 분석을 가능하게 하며, 특히 절리면 전단강도에 대한 정밀한 모사가 가능해져 사면안전해석, 지하공동에서의 지반거동 특성분석 등에 획기적인 발전이 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2 연구의 최종 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2.1 암석 절리면의 실제 형상이 반영된 3차원 거칠기 측정방법 연구 ... 7
• 2.2 절리면의 전단강도와 3차원 거칠기의 상관성 연구 ... 9
• 2.3 정량적 거칠기 특성이 적용된 새로운 절리면 전단강도 기준 연구 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 4.1 연구결과의 활용성 ... 17
• 4.2 연구결과에 대한 기대성과 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 28