아차산 암반조사 및 평가

암반공학 7조 Term Project 아차산 암반조사 및 평가

목 차 • 개 요 • 실 습 도 구 • Site 조사 및 정리 • 대표 불연속면에 대한 입체투영도 • 암반에 대한 전반적 정리 및 고찰

개 요 (1/2) • 한 학기동안 학습한 내용의 실제 적용을 위하여 암반평가 • 광물과 암석에 관하여 • 광물(Minerals) • 화학적 “원소”로 표시할 수 있는 화학물질 • 자연적 존재, 무기물이며 고체 결정구조를 일반적으로 가짐 • 암석(Intact rock) • 수많은 광물의 집합체, 균열이 없는 돌의 시편 • 우리가 조사할 암반 : 흙을 제외한 협의의 지반을 의미 • 암반은 암석과 불연속면을 포용하는 큰 의미의 단어 • 이번 학기 배운 내용을 기준으로 암반에 대하여 공학적으로 조사,평가

개 요 (2/2) • 평가의 주요 내용 • Site의 선정 • 암반의 물리적 특성 조사 • 암반 불연속면 조사 • 암반 분류 • 대상지역 암반 평가 클리노컴파스(Cilno compass)를 이용하여 암반의 주향, 경사를 판별중인 모습

조 사 도 구 • 슈미트 햄머 대상 암반에 손상없이 일축압축강도를 추정하는 비파괴 실험기 • 클리노 컴파스 주향과 경사를 측정하는데 사용하는 간단한 컴파스 • 줄자 불연속면의 틈새, 길이, 간격 등을 측정 • 분필, 테이프 암반에 필요한 각종 표시를 하는데 사용 1 2 3 4

Site 조사 및 정리 (1/28) • 조 사 • 암반 선정 • 오른쪽 윗 그림은 우리 조가 선정한 암반입니다. 불연속면을 자세히 조사하기 위해 불연속면을 많이 포함한 화강암질 암반을 선택 하였습니다. • 스캔라인 설정 • 오른쪽 아래 그림은 스캔라인을 선정하는 장면입니다. 스캔라인은 되도록 많은 절리가 포함될 수 있도록 가로 방향으로 1.2m×3개 세로 방향으로 1.5m×3개 총 6개를 선정하였습니다.

Site 조사 및 정리 (2/28) • 스캔범위 설정 • 오른쪽 위 그림은 스캔범위와 스캔라인입니다. 그림에서 1로 표시한 라인은 bound line입니다. • 스캔라인 스케치 • 오른쪽 아래 그림은 스캔라인을 스케치하는 장면입니다. 스케치 시에는 평가할 대상 불연속면이 최대한 실제와 같이 표현하는데 중점을 두고 임하였습니다. 1

Site 조사 및 정리 (3/28) • 각 불연속면의 길이 및 틈새 측정 • 각 불연속면의 주향 및 경사의 측정

슈미트 헴머의 반발경도를 이용한 일축압축강도의 추정 Site 조사 및 정리 (4/28) • 슈미트 해머 반발계수 측정 측점 반발경도 평균 반발경도 타격각도 일축 압축강도 평균일축 압축강도 (MPa) 1 36 38 40 38 38 38 80 80.3 2 34 32 28 36 36 32.7 59 3 34 32 40 44 48 39.3 80 4 32 42 42 46 40 41.3 90 5 52 50 42 50 46 48.7 135 6 34 34 28 36 34 34 64 7 32 34 30 30 36 32 56 8 38 40 40 40 44 40 85 9 32 34 42 36 44 37.3 74

불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 29 1-1 0.2 60 N60W 20SW 16.5 1-2 0.5 80 N60E 18SE 8 1-3 0.1 125.8 N40E 20SE 8.5 1-4 2 79 N58W 40SW 28.4 1-5 0.2 25 N60W 43SW 34.8 1-6 2.5 65.5 N58W 41SW 24.8 average 0.92 72.6 Sum : 150 Site 조사 및 정리 (5/28) 1번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값

Site 조사 및 정리 (6/28) • 불연속면의 방향성 표시 (표시체계 : 경사방향/경사)

Site 조사 및 정리 (7/28) • 불연속면의 계량화를 통한 RQD의 추정 • Sample line에 의한 불연속면의 산정

Site 조사 및 정리 (8/28)

불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 13.5 2-1 1.3 61.5 N60W 18SW 13.5 2-2 2.5 125.8 N45E 32SE 16 2-3 1.8 82,5 N58W 20SW 8 2-4 0.2 66.8 N45W 21SW 53 2-5 3 73.6 N53W 51SW 35.5 2-6 1 115 N40E 40SE 10.5 average 1.63 87.5 Sum : 150 Site 조사 및 정리 (9/28) 2번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값

Site 조사 및 정리 (12/28)

불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 8 3-1 2.5 125.8 N51E 28SE 24 3-2 0.6 21.5 N75E 31SE 38 3-3 2.4 82,5 N90 31E 37.5 3-4 2 115 N57E 42SE 28 3-5 0.8 73.6 N60W 55SW 9 3-6 0.3 51 N60E 20SE 5.5 average 1.43 78.2 Sum : 150 Site 조사 및 정리 (13/28) 3번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값

Site 조사 및 정리 (16/28)

1.3 61.5 N60W Site 조사 및 정리 (17/28) 4번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값 불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 37 4-1 2.8 125.8 N58E 28SE 16 4-2 18SW 67 average 1.43 93.7 Sum : 120

Site 조사 및 정리 (20/28)

5-3 5-2 2.6 2.6 79 102.5 N2E N55W 50SW 42SE 23 29.5 Site 조사 및 정리 (21/28) 5번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값 불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 37 5-1 1.2 66.8 N60W 30SW 30.5 average 2.13 82.8 Sum : 120

Site 조사 및 정리 (24/28)

불연속면 틈새 (aperture) (cm) 길이 (length) (cm) 주향 경사 간격 (spacing) (cm) Reference line 30 6-1 1.8 51 N50W 20SW 12.5 6-2 1 115 N50E 26SE 20 6-3 2.2 102.5 N3W 39SW 3 6-4 0.2 29 N20E 40SE 34.5 6-5 0.2 38.5 N8W 45SW 4 6-6 1 53 N10W 35SW 16 average 1.07 64.8 Sum : 120 Site 조사 및 정리 (25/28) 6번 Scan line에 대한 불연속면의 측정값

Site 조사 및 정리 (28/28)

암반의 분류 • RMR(Rock Mass Rating)분류법의 간단한 설명 • 1937년 남아공아국의 Bieniawski가 개발, 1979년 일부수정 • 사면, 기초지반, 터널의 암반을 분류하는데 매우 유용함 • 다음 5개의 Parameter를 기본으로 분류 • Strength of rock (암석의 압축 강도) • Drill core quality (RQD : Rock Quality Designation) • Spacing of joints (절리의 간격) • Condition of joints (절리의 상태) • Groundwater condition (지하수의 상태) • 각 요소에 점수를 할당 후 100점 만점으로 합산하는 방식 • 20점 간격으로 5개 등급으로 분류 ※ 절리의 방향이 점수에 감점요인으로 작용

암반의 분류 • Q-분류법(Rock mass quality-System)의 간단한 설명 • 1974년 노르웨이 지반공학연구소(NGI)의 Barton, Lien & Lunde에 의하여 제안됨 • 사례연구 분석에 근거하여 제안됨 • 정량적 분류체계로서 터널 지보 설계가 가능한 공학적 분류 시스템 • 암반의 전단강도에 주안점을 둔 분류법으로 현장응력 고려 • 절리의 방향성을 고려하지 않음 • 다음과 같은 단점에 의해 제한적으로 사용됨 • 일반적인 시추조사로는 6요소를 합리적으로 파악하기 곤란함 • 조사 숙련도에 따라 오차가 커지고 6요소를 곱하거나 나누어 Q값을 구하므로 오차가 커지는 경향이 있음.

실제 암반의 분류 • 실제 Scan-line별 분류(RMR분류법에 의함)

실제 암반의 분류

분류 결과 • 6개의 Scan-line에 대하여 RMR분류법을 기초로 평가 • 각 암반의 총점의 평균은 65.3이고 • 위의 표에 의하여 분류 II로 좋은 암반으로 평가가 가능하였다. • RMR과 Q값 사이에 RMR=9 ln Q +44를 이용하여 Q값을 추정하면 Q값은 10.7이고 다음의 그래프에서 살펴보면 좋은 암반으로 평가가 가능하다.

대상지역 암반 평가 • RMR값과 터널의 자립시간과의 관계와 이를 이용한 스팬길이의 결정

대상지역 암반 평가 • 대상 지역의 활용성 평가 (터널) • 불연속면 평균 경사 : 35°~ 40° • 실습 현장 방향에서 터널 굴착 시 굴진 방향에 역경사 : ‘불리’ • RMR값에 -10점 보정 : 55.3 • 실습현장 반대편에서 터널 굴착에 유리

대상지역 암반 평가 • 대상 지역의 활용성 평가 (기초) • 암석의 이방성이 강도에 미치는 영향을 고려 • 불연속면 평균 경사에 비추어 봤을 때 수직 하중에 대한 강도가 경사 0°에 비해 현저히 낮음 • 기초로서의 암반 평가는 ‘불리’함

대상지역 암반 평가 • 대상 지역의 활용성 평가 (사면) • 경사 방향이 사면과 일치하는 방향임 • 이 지반에 도로, 절토 시 붕괴의 위험이 클 것으로 판단됨 • 도로나 부지로 이용하려 한다면 rock blot나 말뚝과 같은 보강이 필요함

대표 불연속면 입체 투영도 • 대표 불연속면 입체 투영도를 통해 플랜지-트랜드 방향을 구하는 목적 • 두 불연속면 투영도의 만나는 방향을 트랜드라 함 • 트랜드 방향으로 두 개 이상의 파괴면을 형성함으로써 쐐기 파괴의 가능성이 큼 • 쐐기 파괴가 일어날 것인지 예측이 필요함 • 파괴 가능성이 높으므로 공사 시 주의가 필요함

대표 불연속면 입체 투영도 • Scan line No.1 & No.2 의 대표 불연속면 입체 투영도 ② 135° / 32° ③ 212° / 20° 플랜지-트랜드 : 28°-190° ③ 130° / 20° ④ 212° / 40° 플랜지-트랜드 : 30°-153°

대표 불연속면 입체 투영도 • Scan line No.3 & No.4 의 대표 불연속면 입체 투영도 ① 148° / 35° ② 210° / 18° 플랜지-트랜드 : 20°-220° ③ 90° / 31° ④ 50° / 42° 플랜지-트랜드 : 33°-100°

대표 불연속면 입체 투영도 • Scan line No.5 & No.6 의 대표 불연속면 입체 투영도 ① 220° / 20° ② 140° / 20° 플랜지-트랜드 : 20°-180° ① 210° / 30° ③ 251° / 50° 플랜지-트랜드 : 5°-135°

감사합니다

아차산 암반조사 및 평가

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