지질학적 부지평가, 시추조사, 공학적 지질도작성, Geological data presentation 및 부지특성화의 지질요소 등

1) 부지특성화의 기초단계 (Initial site characterization)

▶ 지질학적 예비조사와 최종적 현장답사의 범위

(그림 1.3) 세부 설계과정 (Detailed Design Procedure)

▶ 부지평가의 기초단계 (Initial site assessment)는 다음과 같은 발견, 보정과 지질자료의 분석이 요구된다.

① 암반의 종류 (Rock types to be encountered)

② 상부표토의 깊이와 특성 (Depth and character of overburden)

③ 단층과같은 큰 규모의 불연속면 (Macroscopic scale discontinuities such as major faults)

④ 지하수 상태 (Groundwater conditions)

⑤ 연약지반과 팽창암과 같은 특별한 문제 (Special problems, such as weak ground or swelling rock)

이러한 초기 부지 평가에는 지질도, 참고문헌, 항공사진 및 인공위성자료 등의 다양한 정보의 이용이 가능하다. 이러한 초기현장답사(initial site exploration)의 주요한 목적중의 하나는 광역적인 지질을 파악하는 것으로 이는 지표노두의 지질도작성, 물리탐사, 시추, 지하수조사(mapping, physical exploration, drilling, groundwater investigation) 등과 암석시료의 lab. test, rock core에 대한 야외색인조사(index field test) 등을 통해서 이루어 진다.

2) 최종 부지조사 (Final site investigation)

이 단계의 부지특성화는 세밀한 탐사시추(exploratory drilling), 지질도작성(geological mapping), 지구물리탐사(geophysical surveys)와 암석역학시험(rock mechanics testing) 을 포함한다.

3) 시추조사 (Drilling investigations)

목적 ;

     ① 지질학적 이해의 확인 (Confirm the geological interpretations)

     ② 시추시료와 시추공의 연구를 통해 암체의 품질과 특성을 결정 (Examine cores and boreholes to determine the quality and characteristics of the rock mass)

     ③ 지하수의 상태 연구 (Study ground water conditions)

     ④ 암석의 역학적 실험과 분석을 위한 시료 제공 (Provide cores for rock mechanics testing and petrographic analyses)

▶ Important aspects for successful drilling operation

rock core의 공학적 기재(geotechnical logging)에는 체계적인 방법을 사용하여야 한다. 일반적인 목적의 geological core log와 공학적 목적의 geotechnical core log간에는 큰 차이가 있다. 즉 지질공학적인 core log는 rock core의 지질학적, 공학적 특성뿐만 아니라 야외시험의 결과 역시 기재할 수 있어야 한다. ( 그림 1.9-10 참조 )

( 그림 1.9 )

4) 공학적 지질도작성 (Engineering geological mapping)

목적 : 암체의 주요한 특성, 특히 자연발생의 절리와 같은 불연속면을 조사하고 지질구조를 파악한다. 이러한 engineering geological mapping은 지하구조의 안전도와 보강재의 요구 등을 판단하기 위해 현장에서 이용되는 rock mass classification에 대한 자료를 제공할 수 있어야 한다. (그림 1.10)

( 그림 1.10 ) engineering geological mapping if a coal mine

5) 지구물리학적 조사(Geophysical investigations)

지질공학적 조사의 한 방법으로서의 물리탐사에는 지진파탐사, 전기비저항탐사, 중력 및 자력탐사 (seismic refraction and reflection, electrical resistivity, gravimetric and magnetic measurements) 등이 포함된다.

      ① 지진파굴절방법(Seismic refraction techniques) : 지진파굴절(Seismic refraction)은 진원(source)으로부터 발생한 탄성파가 감지기까지 도달하는 초동시간을 측정함으로서 암석물질(rock material)의 특성, 풍화와 fracturing의 정도, in-situ situation, groundwater condition등을 파악하는 것이다.

      ② Petite sismeque :기존의 탄성파 탐사는 주로 탄성파의 속도를 이용하는데 반해 이 방법에서는 전단파장(shear wave)의 frequency, velocity, attenuation and half-wave length등을 측정하여 물성치를 구해낸다.

6) Geological data presentation

공학적 목적의 지질자료의 취합 및 이의 제시는 때로 공학적 목적의 지질자료의 선정 및 조사에 못지 않게 어려운 일이다. 지질공학자와 design engineer와의 정확한 의사전달을 위해서는 project의 초기 단계에 다음과 같은 점에 유의하여 적절한 format을 선정하여 자료제시를 하는 것이 편리하다.

      ① 시추공의 자료는 공학적 기재에 표현한다.

      ② 절리조사로부터 작성한 지질도자료는 Schmidt방식이나 Wolff방식과 같은 구형투영으로 나타내야 한다.

      ③ 지하수를 포함한 모든 지질학적 자료는 암체의 분류목적을 위한 입력자료철에 기재되어야 한다.

      ④ 부지의 지질구조단면도는 필히 기재되어야 한다.

      ⑤ Consideration should be given to constructing a geological model of the site.

7) 재해분석(Hazard analysis)

몇몇 연구자들은 다양한 지질요소들을 사용하여 특히 coal mining 부분에서의 재해분석도(hazard analysis map)을 작성하였다. 이에는 지형학, 배수양상, 선구조, 단층, 암석학, 낙반, 바닥융기, 채취비, 탄광지역에 중첩된 과다함수층지역 등을 plotting & overlaying하여 기존의 또는 설계된 지하공간과 가능한 지질학적 재해(geological hazard)의 위치와 상호관계를 나타내었다.

 

▶ 지하공동의 안정과 부지특성화에는 다음과 같은 지질요소가 특히 세밀하게 기재되어야 한다.

      ① 암체내 불연속면의 방향 (Orientation of discontinuities in the rock mass.)

      ② 암체내 불연속면의 간격 (Spacing of discontinuities in the rock mass.)

      ③ 거칠기, 분리정도, 연속성, 풍화도, 충진물을 포함한 불연속면의 상태(Condition of discontinuities, including roughness, separation, continuity, weathering and infilling(gouge).)

      ④ 지하수상태(Groundwater conditions.)

      ⑤ 주 단층(Major faults)

      ⑥ 모암물질의 성질(Properties of intact rock material)

 

결과적으로 특정 공학적 문제를 해결하기 위해서 설계자는 지질상태, in-situ stress field(분석을 위한 boundary condition 포함), 암체의 기계적 특성(in-situ deformability and strength) 등을 파악하고 있어야 한다.

 

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