• 지질공학
• /
• 제12권4호
• /
• pp.421-437
• /
• 2002

절리면에서의 이방성 및 전단거동을 정량적으로 파악하기 위한 목적으로 암석 절리면에 석고 몰드를 제작한 후 시멘트 몰타르를 이용하여 복제된 절리모델에 직접전단시험을 실시하였다. 시험 전 암석 시험편의 절리면에 대하여 기계식 단면측정기를 이용하여 절리면의 거칠기를 측정하고 이에 대한 결과를 수치화하였다. 수치화를 통하여 제시된 좌표값을 통하여 거칠기의 통계적 변수와 프랙탈 차원을 구하였다. 대부분의 절리모형에서, 낮은 수직응력 수준에서 전단변위에 따른 전단응력의 값이 지속되거나 상승하였다. 이는 자연상태의 절리면에 대하여 형성된 전리모형의 경우 단일 거칠기 특성에 의존되지 않음을 나타낸다 거칠기에 대한 여러 통계적 변수에 의해 제시된 단면의 특성과 전단강도와의 관계는 일정하지 않으며, 대부분 낮은 상관관계를 가지고 있음이 확인되었다. JRC를 이용한 Barton의 경험식과 실제 실험에서 주어진 값을 비교한 결과 Barton의 경험식은 거칠기에 대한 이방성의 영향을 고려하기 어려우며, 절리면에 대한 특성을 파악함에 있어서 적절하지 않은 것으고 판단된다. 프랙탈 차원의 경우 동일한 단면에 대하여 이방성을 고려할 수 있었으며, 이를 이용한 경험식을 사용한 결과 시험결과와 유사한 이방성을 인지할 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제15권5호
• /
• pp.330-337
• /
• 2005

전단하중을 받는 암반의 전단특성은 절리면의 구조적인 특징뿐만 아니라 암반 주변의 경계조건에 의해서도 영향을 받는다. 암반블록의 경계조건은 절리면이 받고 있는 응력상태를 기준으로 4가지로 구분할 수 있다. 일반적으로 주로 사용되는 CNL 조건의 전단시험에서 얻어지는 전단강도는 다른 경계조건에서 얻어지는 것보다 낮은 전단강도를 나타내며 그 거동도 다른 것으로 나타났다. 본 연구에서는 일정수직하중(CNL) 시험결과를 정규화한 그래픽 방법을 이용하여 일정수직강성(CNS) 조건의 전단거동을 모사할 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권2호
• /
• pp.106-119
• /
• 2012

암석 절리면의 거칠기는 대부분 2차원 프로파일의 기하학적 특징에 초점을 맞추어 기술되어 왔다. 그러나 거칠기를 합리적으로 평가하기 위해서는 수직 및 전단하중하에서 실제 접촉 상태에 놓여 발현되는 유효 거칠기 특성을 적절히 반영할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 편마암 인장 절리의 복제 시험편에 직접전단시험을 수행하고 전단 방향에 따른 강도 및 거칠기 특성을 고찰하였다. 이 과정에서 절리면의 3차원 형상을 삼각형 요소의 집합으로 재구성하고, 각 요소의 거칠기를 전단 방향에 따른 활성, 비활성 미세거�s각을 이용하여 정의하였다. 수치적 알고리즘을 이용하여 최대전단강도 발현 시 접촉면의 위치와 면적을 예측한 결과, 접촉면의 분포는 미세 거�s각의 분포와 밀접한 관계를 보였으며, 활성거�s각을 갖는 요소만이 전단 거동에 주도적인 역할을 수행하였다. 따라서 활성거�s각의 분포 특성을 모사할 수 있는 확률밀도함수를 제시하고, 이 과정에서 얻어지는 활성거칠 기계수 $C_r$을 암석 절리면의 새로운 거칠기 정량화 계수로 제안하였다. 각 시험편에 대한 전단방향에 따른 $C_r$과 실험 결과를 비교한 결과, $C_r$이 절리면의 거칠기를 정량화하고 전단 강도를 예측하는 데 있어 매우 유용한 파라미터임을 확인하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2007년도 춘계학술발표회 논문집
• /
• pp.178-191
• /
• 2007

• 지질공학
• /
• 제31권3호
• /
• pp.357-366
• /
• 2021

암석의 절리면 거칠기 형상에 따른 전단거동은 지반 및 암반 구조물 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 암반 구조물에 대한 설계를 효율적으로 하기 위해서는 절리에 의한 전단거동을 이해하고 정확하게 전단강도를 산정하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 암석 절리면 거칠기의 전단거동을 알아보기 위해 Barton and Choubey(1977)가 제안한 10가지 형태의 표준 절리 프로파일 중 절리면 거칠기가 매끄러운 1번(JRC-1)과 거칠기 비교적 큰 7번(JRC-7)과 9번(JRC-9)에 대해 PFC2D를 이용한 수치전단시험을 수행하였다. 그 결과 최대 전단응력은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 3.2~5.0배 크게 나타났다. 최대 전단변위는 첫 번째 수직응력일 때가 두 번째일 때보다 약 4.1~5.8배 크게 나타났다. 절리면 마찰각은 절리면의 거칠기 진폭이 큰 JRC-7과 JRC-9가 매끈한 JRC-1보다 약 1.8~3.9배 크게 나타났다. 결론적으로 절리면의 거칠기가 커질수록 최대 전단응력과 절리면 마찰각은 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.161-172
• /
• 2000

자연암석절리 및 인공 절리에 대하여 일정수직응력제어, 일정 수직하중제어 그리고 무한 강성제어가 가능한 암석 절리면 전단기 시험기를 개발하였다. 이 시험기는 전단변위에 의한 첩촉면적의 변화량을 계산하여 하중변화량을 조절하여 일정수직응력상태를 유지한다. 수직하중에 따른 시험기 강성에 의한 변화향이 제어 프로그램 내에서 제어되어 순수한 시편의 변위량을 출력하도록 하였다. 전단하중에 따른 시험기 강성에 의한 변위량은 상, 하부 전단상자의 상대변위 측정으로 최소화하였다. 전단거동 중의 자유도는 전당방향에 대하여 수평이도, 연직이동, 피칭, 롤링이 가능하도록 하였다. 자연절리면을 모사한 석고시편에 대하여 일정 수직응력 제어, 일정수직하중제어 그리고 무한 강성제어 조건으로 시험하여 제어상태 검증 및 비교를 하였다. 또한 경사각이 16.7˚와 22.6˚인 톱니형 시편에 대하여 시험한 결과 경사각 16.7˚와 22.6˚는 JRC로 10과 15를 나타내었으며, 첨두팽창각이 첨두전단강도에서 발생되며, Barton의 모델과 잘 일치함을 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.213-227
• /
• 2002

절토사면의 붕괴원인은 토질 및 지질조건, 지형, 강우, 지하수 및 지표수, 사면형상, 굴착 및 발파와 같은 인위적인 조건, 사면보호공 등과 같이 다양한 영향이 있을 수 있으나 가장 많은 영향을 주는 원인으로 토질 및 지질적인 조건이라고 할 수 있다. 본 논문은 이러한 지질조건에서 붕괴가 발생될 경우의 활동면에 대한 전단강도 추정하는 방법에 있어 역해석법에 의한 활동면의 전단강도 추정을 연구하였다 연구결과 붕괴된 사면에서 화성암은 마찰각 20$^{\circ}$~30$^{\circ}$, 점착력 0~2t/$m^2$의 범위를 가지며 퇴적암에서는 마찰각 $10^{\circ}$~17$^{\circ}$, 점착력 0~2.5t/$m^2$의 범위, 변성암에서는 마찰각 $10^{\circ}$~40$^{\circ}$, 점착력 0~4.0t/$m^2$의 범위가 우세한 것으로 나타났다. 그리고 지질구별 구분에 의하면, 절리에 의해 붕괴가 발생된 경우에는 마찰각 30$^{\circ}$~40$^{\circ}$, 점착력 0~3.5t/$m^2$, 엽리면은 마찰각 30$^{\circ}$~35$^{\circ}$, 점착력 0.5~3.0t/$m^2$, 단층면은 마찰각 11$^{\circ}$~38$^{\circ}$, 점착력 0~3.0t/$m^2$, 층리면은 마찰각 $10^{\circ}$~17$^{\circ}$, 점착력 0~2.5t/$m^2$ 정도의 범위를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.303-314
• /
• 2009

암석 절리면의 거칠기의 발현에 따른 돌출부의 손상 특성을 연구하기 위해 전단시험 한 절리면 시편에 대한 이미지 분석을 수행하였다. 동일한 절리면에 대한 반복적인 시험에는 복제 시편을 사용한 모델시험이 가장 적합하였으므로 암석절리면으로부터 각기 다른 4종류의 3차원 거칠기를 복제하고, 고강도 석고를 사용한 시편을 제작하였다. 연직응력 수준을 변화시키며 총 20여회의 전단시험을 실시하였으며, 전단된 시편의 디지털 사진의 이미지 분석을 통하여 손상된 거칠기의 국지적 양상과 규모를 분석하였다. 분석 결과 거칠기의 손상 특성은 연직응력의 수준에 크게 의존하며, 돌출부의 파괴와 마모로 규정할 수 있는 것으로 나타났다. 돌출부 손상은 첨두 전단변위에서 가장 많이 발생하며, 변위가 증가하면 작은 돌출부들이 새롭게 손상되어 평균적인 돌출부의 손상 규모는 일정한 것으로 나타났다. 고강도 석고를 사용한 전단시험 결과에 자연 암석절리의 돌출부를 구성하는 광물입자의 물리적 특성이 완전하게 반영될 수는 없다. 그러나 첨두 전단변위와 돌출부 손상과의 상관관계에 대한 정량적 연구 결과는 돌출부 손상 특성의 파악이 암석 절리면 역학적 특성과 전단모델의 연구에 매우 중요한 수단이 될 수 있음을 보여준다.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권6호
• /
• pp.494-507
• /
• 2011

암석의 절리면 거칠기 평가에 있어서 최적의 거칠기 파라미터를 선택하는 것은 중요한 문제이다. 선행연구에서 절리면 거칠기의 평가는 여러 가지 통계적 방법에 의해 2차원적으로 이루어져왔다. 본 연구에서는 Barton과 Choubey(1977)가 제안한 표준 프로파일(JRC)을 3차원 표면으로 확장하고, 표면평균기울기를 적용하여 절리면 거칠기를 정량화 하였다. 그리고 $Z_2$, Ai파라미터와 비교하여 표면평균기울기를 이용한 거칠기 정량화의 타당성을 검증하였으며, 복제시료를 이용한 절리면 전단시험을 통하여 전단강도와 표면평균기울기의 관계를 분석하였다.

• 지질공학
• /
• 제9권1호
• /
• pp.69-82
• /
• 1999

시멘트 모르타르를 이용하여 제작한 압축강도 및 거칠기가 다른 25 종류의 인공절리 모델에 대하여 절리면 전단시험을 실시하였다. 절리면 전단시험은 통상적으로 시행되는 다단계 시험과 ISRM에서 제안된 시험을 사용하였으며, 두 시험간의 마찰각 차이, 다단계 시험의 유용성, 측정된 결과에 대한 경험식과의 비교 연구를 시행하였다. 다단계 시험에서 측정된 마찰각은 ISRM 시험에서 측정된 마찰각보다 약 $6.4^{\circ}$ 낮은 값을 보이며, 시험편의 압축강도와 거칠기가 변화하여도 두 시험에서 측정된 마찰각의 차이는 일정한 값을 보여 다단계 시험은 유용한 것으로 판단된다. 절리면에 가해진 수직응력에 대한 전단응력의 관계를 나타내는 여러 가지 경험식과 본 연구에서 측정된 결과를 비교한 결과 ISRM 시험에 의해 결과는 Patton의 경험식과 유사하고, 다단계 시험에 의한 결과는 Barton의 경험식과 유사한 결과를 보인다.