암반부지 특성화(암체특성 평가시 고려사항, 불연속면, 암석강도, 코아 암질지수, 불연속면 간격 및 방향성, 불연속면 상태 및 지하수 상태)에 대하여

-. 암반부지특성화에의 접근

(INTEGRAL APPROACH TO SITE CHARACTERIZATION OF ROCK MASSES)

▶암체특성의 평가시 고려사항 (Recommended guidelines for assessing characteristics of rock masses) :

① 암체의 공학적 분류에 의한 정량적 용어의 표현과 같은 면밀한 지질공학적 평가가 요구된다.

② 두 가지 이상의 현장실험과 충분한 실험횟수 필요

③ the stress field should be established by means of either an overcoring technique or small flat jacks.

④ 현장실험은 제한된 지역에 한하여 실행되므로 지구물리학적 지진파탐사 등이 조사지역 내의 연장된 암체의 특성을 규명하는데 필요하다.

⑤ 정지강도, 정지계수, 모암시료의 음파속도 등의 실험실 측정과 정확한 RQD의 산정을 위해 모든 현장실험에서는 고품질의 시료가 채취되어야 한다.

 

1) Summary of Parameters for Input Data Collection

부지특성화를 위한 공학적 설계에 이용되는 지질공학적 인자는 크게 다음과 같이 분류된다.

① Discontinuities

② Intact rock strength

③ Rock quality designation

④ Spacing and orientation of discontinuities

⑤ Condition of discontinuities

⑥ Groundwater conditions

이와 같은 인자의 조사 및 수집의 첫 단계는 암체를 일련의 구조구(構造區,structural region)로 분류하는 것이다. 이러한 구조구는 암체가 비교적 균질한 특성을 나타내는 지질학적 영역(geological zone)을 나타낸다. 암체는 자연적으로 불연속적이나 암석의 종류, 불연속면의 간격 등의 특성이 균질한 영역을 가지며, 대부분 이러한 영역의 경계는 단층, 전단대(shear zone)와 같은 주요한 지질 구조와 일치한다. 일단 대상지역에 대해 구조구가 설정되면 각 구조구에 대한 공학적인자들에 대한 조사, 평가가 수행되어야 한다(그림 1-12 참조)

(그림 1-12) Input data form : Engineering classification of rock masses

1) 불연속면(암반균열, 단열, Discontinuities)

불연속면은 암체내의 절리(joint), 층리면(bedding plane), 소규모 단층(minor fault) 및 벽개(cleavage)와 편리면(schistocity plane)을 포함하는 연약면(plane of weakness)를 포함한다(표 1.5-6 참조).

(표 1.5) 

절리 : 암석의 자중, 지구조 운동, 지진, 마그마 냉각에 의한 수축 등과 같은 응력변화에 의해 발생된 암체내의 분리면으로 전단변위를 거의 보이지 않으며, 층리, 벽개 등과 평행하게 형성된다.

층리 : 퇴적암내에 존재하는 층과 층의 경계면.

벽개 : 지층의 습곡이나 변형에 따라 형성된다. 방향은 층리와는 무관하며, 습곡과 같은 구조와 연관된다. 일반적으로 점판암이나 셰일과 같은 암석에 발달된다.

편리 : 결정편암이나 천매암과 같은 광역 변성암에 발달된 수mm의 좁은 간격의 분리면으로, 표면에 특정 방향으로 늘어선 가는 주름이 나타난다.

2) 암석강도(Intact rock strength)

암석의 일축압축강도(uniaxial compressive strength)는 암석시료가 얻어진 암체의 최대 강도를 지시한다. 이는 일축 및 삼축압축시험 등의 표준실내시험을 통해 얻어질 수 있으나, 암반분류(rock mass classification)의 목적에서는 현장에서의 암반시추에 의한 시료의 제작이 쉽고, 장비의 이동 및 운용의 편의성을 고려하여 일반적으로 점재하(하중)강도(point load strength index)가 널리 사용된다(그림 1.13 참조).

(그림 1.13) Some typical index tests

3) 코어 암질 지수(RQD, Rock quality designation)

RQD는 암체에 대한 완전한 서술 측면에서는 다소 부족한 점이 있으나, 암반 분류를 위한 인자로서 사용된다. 더욱이 터널 지보(support)요건 추정에의 적용성에서는 가장 큰 장점을 갖는 것으로 보고되어 간단하고, 경제적인 암석 코어의 질(quality)의 산정방법으로서 널리 이용된다(Deere, 1964)<그림 1.14 참조>.

(그림 1.14)Procedure for measurement and calculation of RQD(After Deere,1989)

그러나 RQD는 암질판정에 있어 불연속면의 틈거리(aperture), 방향성, 연속성 및 충진물질 등에 대한 영향이 고려되지 않는다는 점에 유의하여야 한다. RQD에 의한 암질 판단기준은 다음 (표 1.6)과 같다.

(표 1.6) RQD에 따른 암질분류

RQD, percent	Core quality
90 - 100	매우 우수 (Excellent)
75 - 90	우수 (Good)
50 - 75	양호 (Fair)
25 - 50	불량 (Poor)
〈 25	매우 불량 (Very poor)

4) 불연속면 간격 및 방향성(Spacing and orientation of discontinuities)

불연속면 간격(spacing)은 (연약면에 수직한 방향으로의) 연약면간의 평균거리를 말하며 따라서 일반적으로 불연속면(절리)군(discontinuity set) 별로 기재한다.

(표 1.7) 불연속면 간격 분류 (ISRM, 1981)

Spacing	Description	Rock mass condition
〉2m	Very wide	Solid
0.6 - 2m	Wide	Massive
200 - 600mm	Moderate	Blocky/seamy
60 - 200mm	Close	Fractured
〈 60mm	Very close	Crushed/shattered

5) 불연속면 상태(Condition of discontinuities)

불연속면의 거칠기(조도, roughness), 틈간격(간극, 분리도, 개구, aperture or separation), 연장성(연속성, persistence), 풍화도(weathering), 충진물(충전물, infilling material) 등을 포함한다.

(표 1.8) Guidelines for classification of discontinuity conditions

Discon. length(persistence)	Very low 〈 1m	Low 1-3m	Medium 3-10m	High 10-20m	Very High 〉20m
Separation(aperture)	None	〈0.1mm	0.1-1.0mm	1-5mm	〉5mm
Roughness	Very rough	Rough	Slightly rough	Smooth	Slickensided
Infilling(gouge)	None	Hard filling 〈 5mm	Hard filling 〉5mm	Soft filling 〈 5mm	Soft filling 〉5mm
Weathering	Unweathered	Slightly weathered	Moderately weathered	Highly weathered	Decomposed

6) 지하수 상태(Groundwater conditions)

일반적으로 지하수 상태는 완전건조(completely dry), 축축함(damp), 젖음(wet), 물이 떨어짐(dripping) 및 물이 흐름(flowing)의 용어로 서술된다. 터널 또는 채광갱의 경우 10m 구간에서 1분간 유입되는 지하수의 양(liter)이 결정되어야 하며, 절리수압과 최대주응력의 비가 산출되어야 한다.

 

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