단층비지는 단층의 중심부에 분포하면서 연약대를 형성하므로 단층비지의 광물학적 특성과 물성은 암반의 안정성에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 단열구조도를 참고하여 중, 대규모의 주요 단층을 선정하였으며, 총 16지역의 단층 코어부분에서 51종류의 시료를 채취하였다. XRD, SEM을 이용한 광물학적 분석과 단위중량, 마찰각, 점착력을 측정하였다. 점토광물은 대표적으로 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트로 나눠질 수 있으며, 화산암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석의 순으로 함유된다. 퇴적암에는 카올리나이트와 녹니석 > 일라이트 > 스멕타이트의 순으로 풍부하다. 화강암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석 순으로 함유된다. 마찰각은 점토함량이 높을수록 감소하며, 점착력은 분산이 심하게 나타났다. 점토광물의 함량이 45% 이하에서는 점토광물의 함량이 증가할수록 점착력이 높아지나 45% 이상에서는 점착력이 낮아지는 추세를 보인다. 이는 단층비지가 불균질하며, 점토광물의 종류와 함량에서도 넓은 범위를 가지기 때문인 것으로 보인다.
The estimation of recurrence interval for fault activity and earthquake is an important input parameter for seismic hazard assessment. In this study, the methods of recurrences interval estimation were reviewed and tentative calculation was performed for age dating data which have uncertainty. Age dating data come from previous studies of Ulsan fault system which is a well developed lineament in the southeastern part of korean Peninsula. Age dating for fault gouges, parent rocks, Quaternary sediments and veins were carried out by several researchers through various methods. Recurrence interval for fault activity was estimated on the basis of the age dating data of minor fault gouge and sediments during past 3Ma. The estimated recurrence interval was about 430-500 ka. Exact estimation of recurrence interval for fault activity need to compile more geological data and fault characteristics such as fault length, amount of displacement, slip rate and accurate fault movement age. In the future, the methods and results of fault recurrence interval estimation should be considered for establishing the criteria for domestic active fault definition.
울산단층 동부지역에는 제4기로 추정되는 미고결 퇴적층을 절단하며 파쇄대 와 단층비지를 수반하는 제4기 단층이 여러 곳에서 발견되고 있다. 본 연구에서는 제4기 단층비지대의 성분변화, 체적변화, 실리카의 손실 그리고 유체-암석비를 XRF, XRD, EPMA를 이용하여 계산하였다. 단층비지의 성분변화는 모암에 비해 단층비지대에서 $SiO_2,\;K_2O,\;Na_2O$는 감소하고, $Al_2O_3,\;MgO,\;P_2O_5,\;Fe_2O_3,\;MnO,\;CaO,\;LOI$는 증가한다. 단층별 체적감소는 개곡 제1단층 $56\%$, 개곡 제2단층 $22\%$, 신계단층 $34\%$, 마동단층 $8\%$, 원원사단층 $2\%$, 진현단층 $53\%$이다. 체적감소, 실리카 손실, 유체-암석비가 낮게 나타난 마동단층과 원원사단층 비지대는 유체활동에 대하여 닫힌계 이 고, 체적감소, 실리카 손실, 유체-암석비가 높은 개곡 제1단층과 진현단층의 비지대는 유체 활동의 통로로 작용한 열린계였을 것으로 볼 수 있다. 단층의 유체-암석 체적비는 모든 단층에서 $10^2\sim10^4$로 나타나지만 기질의 함량이 각각 $88\%$와 $77\%$로 높고 체적감소가 큰 개곡 제1단층과 진현단층에서 가장 높게 나타난다. 따라서 이들 단층에서 유체의 활동이 가장 활발하였다.
Yangsan fault in the southeastern part of Korean peninsula has been locally reactivated along a prexisted fault during the late Pleistocene time. Geomorphological evidence of the reactivation is revealed at the northern segment(Yugye-ri, Tosung-ri areas) of the Yangsan fault. The reactivation is distinctively characterized by fault gouge and fracture zone with high frequency in the Yugye-ri area. Obique slip separation of the area is about three meters of the middle terrace. The cumulative vertical displacement is recognized after the formation of the middle terrace. Age of the reactivated faulting is constrained to during the formation of dissected valley deposits. Average vertical slip based on paleo-event is inferred to about 0.5-0.7 meter in this area.
제3기 분지의 경계단층을 따라 발달하는 단층핵에서 단층비지 시료를 채취하여 현미경하에서 잔류입자들의 미구조 관찰과 잔류입자들을 이용한 프랙탈 차원 분석을 수행하였다. 타원형의 잔류입자들은 기질의 점토엽리(P엽리)에 평행 내지 아평행하게 형태선택배향을 이루는데 이는 풍부한 기질의 미세 입자 속에서 지속적인 단층 슬립 동안 회전에 의해 이루어진 것으로 생각된다. 잔류입자 크기 분포는 2.40-3.02 범위의 프랙탈 차원(D)을 갖는 멱 법칙을 따른다. 여기서 한 개의 시료를 제외한 모든 시료들은 Sammis et al. (1987)의 자기유사 파쇄 과정을 예측한 구속 분쇄 모델의 특정 차원 값 2.58보다 높은 값을 보이며 큰 단층 슬립과 다중단층작용을 지시한다. 아마도 비지대의 높은 차원 값은 구속 분쇄모델의 적용 범주를 지난 후부터는 파쇄 기구가 바뀌어 입자마모와 이에 부수적으로 조립입자의 선택적 파쇄가 일어남에 기인한 단층암의 비 자기유사 진화를 지시한다. 단층핵의 파쇄 진화를 통하여 후기의 입자마모 동안에 입자 파쇄가 부수적으로 일어날 수 있는 것과 마찬가지로 조기의 대량 파쇄 동안에도 부분적으로 입자마모가 수반될 수 있을 것으로 생각된다.
In the southeastern part of the Korean Peninsula, the Yangsan Fault, an active fault zone, has developed. Many earthquakes occur around these faults, and the possibility of earthquakes occurring along the branch faults is being discussed. On the other hand, the Yeongdeok Fault is reported in Yeongdeok-gun, which is the northern part of the Yangsan fault. In this study, goemorphic characteristics of a set faults found on the outcrop of the gentle slope of the coast of Byeonggok-myeon were analyzed and granulometric and geochemical characteristics of sediments and other materials, including fault gouges were analyzed. The outcrop of Byeonggok-myeon is the part of the fault core and can be divided into two parts. Theses fault are formed on the upper part of the Mesozoic bedrock and the tertiary sedimentary layer of red sand-supported clasts are covered in several sedimentary units. The faults were normal fault sets, and a number of vertical cracks were developed, and glossy surfaces were observed in the fault area. It appears that these faults have occurred after alluvial deposition had been formed. In the case of samples from fault gouges, there were differences in particle size and geochemical characteristics from the surrounding area.
This is a case study of stability analysis and reinforcement design for the tunnel where the collapse of the entrance slops occured along the fault zone developed in the bed rock. According to the site investigation, the main factor of sliding is the influence of fault gouge and heavy rainfall. Considering the in-situ condition, the versatile reinforcement methods is needed, and so the close investigation on the site area was accompanied with the stability analysis of tunnel and slops. The FRP(Fiberglass reinforced plastic) grouting method improved the defect of Steel Umbrella Arch Method, such as oxidation, low work efficiency, the material's heavy weight, is adapted as the reinforcement methods.
Shape Preferred Orientation (SPO) 분석법은 단층의 운동학적 연구에 기초자료로 사용되는 단층면 운동 방향 분석을 위해 사용할 수 있는 방법으로 이용되어왔다. 단층비지 내 석영, 장석 등의 암편들로 이루어진 강성체들은 주어진 전단력에 의해 강성체 회전을 통해 P-전단 방향으로 배열되며, 이 특성을 이용해 역으로 SPO로부터 단층 운동 방향을 추정할 수 있다. 최근 X-선 CT 영상을 활용해 3D-SPO를 측정하여 빠른시간 내에 다수의 입자들의 형태를 조사함으로서 정밀도와 신뢰성을 확보하는 방법이 개발되었다. 이로서 SPO 분석법은 수천~수만개 이상의 입자들의 방향성을 빠른 속도로 분석하여 단층 운동 방향을 제시하며 용이한 접근성과 신뢰도 높은 데이터를 제공한다. 더불어 SPO 분석과정에서 획득되는 부산물인 입자들의 형태학적 정보와 방향성 분포 데이터는 단층 활동 당시 일어난 단층암의 국부적 변형, 단층 발생 메커니즘과 같은 다양한 연구를 진행할 수 있는 기초데이터로서 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.
During the core drilling for the design of a railway bridge crossing over the inferred fault system along the river, fracture zone, extends vertically more than the bottom of borehole, filled with fault gouge was found. The safety of bridge could be threatened by the excessive subsidence or the reduced bearing capacity of bedrock, if a fault would be developed under or around the pier foundation. Thus, a close examination of the fault was required to rearrange pier locations away from the fault or to select a reinforcement method if necessary. Geophysical methods, seismic reflection method and electrical resistivity survey over the water covered area, were applied to delineate the weak zone associated with the fault system. The results of geophysical survey clearly showed a number of faults extending vertically more than 50m. Reinforcement was not desirable because of the high cost and the water contamination, etc. The pier locations were thus rearranged based on the results of geophysical surveys to avoid the undesirable situations, and additional core drillings on the rearranged pier locations were carried out. The bedrock conditions at the additional drilling sites turned out to be acceptable for the construction of piers.
단층슬립의 기하분석에 의한 단층의 거동특성을 평가하고자 주단층의 주향변화, 단층 선단부의 발달 상태, 단층대의 폭의 주기적 변화, 단층암의 변형양상, 2차 소단층의 각관계를 근거로 양산단층의 주향을 따라 남쪽 양산에서 북쪽으로 포항시 신광면에 이르는 구간을 5개의 구역($A{\sim}E$)으로 구분하였다. 또한 가상의 단층비지를 대상으로 시행한 이전 여러 실험연구 결과들로부터 얻어진 단층작용의 운동 양상과 변형 조직과의 관계를 양산단층에 적용하고자 하였다. 단층의 미끄럼 거동을 이해하기 위하여 양산단층을 따라 단층의 자세와 단층슬립을 측정하였고, 주단층과 2차 소단층의 Riedel shear 각 관계를 분석하였다. 양산단층 각 구역에서 주단층과 2차 단열의 방향성 및 단층슬립을 이용하여 각 구역별 단층의 거동특성을 해석한 결과 A, D 및 E와 같은 직선구역들은 안정된 전단운동을 한 creeping 운동의 구역으로 평가되었고, 반대로 B와 같은 곡선구역은 stick-slip 운동을 한 locked 구역으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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