입체해석학적 접근법에 의한 암반 절리 크기 및 밀집도의 통계적 분석에 관한 연구

A Study of Statistical Analysis of Rock Joint Size and Intensity by Stereological Approach

  • 류동우 (지하정보기술(주), 부설기술연구소) ;
  • 김영민 (쌍용자원개발(주) ;
  • 이희근 (서울대학교 공과대학)
  • 발행 : 2002.03.01

초록

암반 구조물의 거동에 있어 지배적인 영향을 마치는 3차원 암반 절리계의 정의는 2차원 혹은 3차원 불연속 암반 거동의 예측을 위한 수치해석 시 매우 중요하다 .3차원 절리계의 정의에 있어 현실성을 높이기 위해서는 기본적인 절리 기하학적 속성에 대한 객관적이고 정확한 통계량 추정이 필수적이다. 이에 본 연구는 절리 기하학적 속성 중 절리 크기 및 밀집도를 중심으로 통계적 분석기법에 대해 제안하고 , 절리 크기 및 밀집도의 추정에 필요한 관계식을 유도하였다 .3차원 공간상에 위치하는 절리 기하는 위치, 크기, 밀집도, 방향의 결합된 형태로서 정의할 수 있다. 그러나, 조사방법 및 자료의 차원 한계 (dimensional limit)로 인해 3차원 기하학적 속성은 확률론적이다. 따라서, 절리 크기의 추정 시 차원 한계로부터 발생할 수 있는 여러 편향들을 보정하기 위한 기법을 논의하였고, 업체해석학적 기법을 도입하여 절리 크기의 통계량으로부터 3차원 밀집도를 유도하였다.

Rock joint system makes a heavy effect on the behavior of rock structures. The definition of a 3D rock joint system is very important in 2D or 3D numerical analysis for the prediction of the behavior of a discontinuous rock mass. To enhance the reality of a 3D definition of rock joint system, it is essential to estimate the unbiased statistics of basic geometric attributes of rock joints. In this study, we have proposed the statistical analysis and derived the related equations for an estimation of statistics of joint size and intensity. Geometry of rock joints in 3 dimensional space can be defined by the aggregate of location, size, orientation and intensity. The dimensional limit of survey method and its data makes 3D geometric attributes probabilistic. In the estimation of statistics of joint size, we have discussed the technique to correct the bias from a dimensional limit and derived the equation of 3D joint intensity by stereological approaches.

키워드

참고문헌

  1. 류동우, 이유리 , 장윤섭 , 이희근, 박형동, 2000, 화상처리 및 입체사진측량학을 이용한 암반 절리 조사 시스템, 터널과 지하공간, 10(3), 329-343
  2. Baecher, G. B. and Einstein, H. H., 1980, Progressively censored sampling of rock joints traces, Math. Geol., 12(1), 33-40 https://doi.org/10.1007/BF01039902
  3. Cruden, D. M., 1977, Describing the size of discontinuities, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 14, 133-137 https://doi.org/10.1016/0148-9062(77)90004-3
  4. Dershowitz, W. S. and Einstein, H. H., 1988, Characterizing rock joint geometry with joint system models, Rock Mech. and Rock Engng., 21, 21-51 https://doi.org/10.1007/BF01019674
  5. Dershowitz, W. S., Herda, H., 1992, Interpretation of fracture spacing and intensity, 33rd U.S. Symp. on Rock Mechanics, Santa Fe, N. Mexico, A. A. Balkema, Rotterdam, 757-766
  6. Kendall, M. G. and Stuart, A., 1963, The Advanced Theory of Statistics, Hafner, New York, 433p
  7. Kulatilake, P. H. S. W., Wu, T. H., 1984, The density of discontinuity traces in sampling windows, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 21, 345-347 https://doi.org/10.1016/0148-9062(84)90367-X
  8. Laslett, G. M., 1982, Censoring and edge effects in areal and line transect sampling of rock joint traces, Math. Geol., 14(2), 125-140 https://doi.org/10.1007/BF01083948
  9. Mauldon, M., 1998, Estimating mean fracture trace length and density from observations in convex windows, Rock Mech. and Rock Engng., 31(4), 201-216 https://doi.org/10.1007/s006030050021
  10. O'Sullivan, 1986, A statistical perspective on ill-posed inverse problems, Statistical Science, 1(4), 502-527 https://doi.org/10.1214/ss/1177013525
  11. Pahl, P. J., 1981, Estimating the mean length of discontinuity traces, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 18, 221-228 https://doi.org/10.1016/0148-9062(81)90976-1
  12. Priest, S. D. and Hudson, J. A., 1981, Estimation of discontinuity spacing and trace length using scanline Surveys, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 18, 183-197 https://doi.org/10.1016/0148-9062(81)90973-6
  13. Underwood, E. E., 1970, Quantitative Stereology, Addison-Wesley Publishing Company, 274p
  14. Villaescusa, E. and Brown, E. T., 1992, Maximum likelihood estimation of joint size from trace length measurement, Rock Mech. and Rock Engng., 25, 67-87 https://doi.org/10.1007/BF01040513
  15. Warburton, P. M., 1980a, Stereological interpretation of joint trace data, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 17, 181-190 https://doi.org/10.1016/0148-9062(80)91084-0
  16. Warburton, P. M., 1980b, Stereological interpretation of joint trace data : influence of joint shape and implication for geological surveys, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 17, 305-316 https://doi.org/10.1016/0148-9062(80)90513-6