[지반공학]제 1장 지반조사(암반조사)#2

 이번 포스팅에서는 암반조사에 대한 이야기를 해보려고합니다.

 제 1장 지반조사에 대한 포스팅은 3개의 파트로 나누어 올릴 예정인데요. 이번 포스팅에서는 과년도에서 불연속면의 종류와 암반의 공학적분류, 초기응력 측정방법,  Q-System이 출제된적 있습니다. 

 제 1장~6장까지는 계산문제가 많이 출제되고 있는데 7장부터는 암기위주의 내용이 나오니 조금만 더 화이팅합시다.

암반조사

 1. 암반

  (1)암반의 불연속면

   : 균열 없는 견고한 암석과 비교하여 특성에 차이가 나는 면 또는 부분들을 총칭하며, 절리, 층리, 벽개, 단층, 파쇄대 등을 포함한다.

• 절리(Joint): 암반 자체의 수축과 외력에 의하여 암반에 나타나는 불연속면으로서 틈이 밀착되어 있고 상대적인 변위가 일어나지 않는 것을 말한다.
• 층리(Bedding): 퇴적암이 생성될 때 퇴적조건이 변함에 따라 퇴적물에 생기는 층을 이루는 구조를 말하는 것으로 성층이라고도 한다.
• 편리(Schistosity): 얇은 조각이 겹쳐진 것처럼 광물이 평행으로 배열하여 줄무늬를 띠는 암석의 구조이다. - 변성암
• 벽개(Cleavage): 광물이 외부적인 힘을 받아서 평탄한 면을 보이며 쪼개지는 성질을 의마한다.
• 단층(Fault): 외부의 힘을 받은 지각이 두 개의 조각으로 끓어져 어긋난 지질구조이다.
• 파쇄대(Fracture zone): 단층대에서 단층이 전이할 때 암석이 파쇄되었거나 분쇄되어 있는 부분을 파쇄대라 한다.

암반 불연속면의 종류에 대해 쓰는 문제가 종종 출제되었습니다. 절리가 어떻고 층리가 어떻고 서술하는 문제는 출제되지 않았으니, 대충 읽어보고 종류를 기억하도록 합시다.

  (2)암반 내 초기응력 측정방법
   : 초기응력은 터널 또는 지하발전소와 같은 공동을 굴착할 때 이전에 지반에 작용하고 있던 1차 지압을 말한다.

• 응력해방법: 매설계기 주변 지압이 해방되어 변형이 발생하는데, 오버코어링 전후의 변형량의 차가 응력해방에 의한 변형량이다.
• 응력회복법: Flat jack을 삽입하여 유압을 가한 후 가압 및제거를 수차례 반복하여 압력이 원위치에 도달하게 될 때의 압력을 측정하면 이때의 압력이 원위치 응력이다.
• AE법(응력방출법): 재료에 가해지는 응력을 점차 증가해 가면 그 응력이 완만해지다 AE발생이 급증할 때 응력치를 알면 초기지압측정이 가능하다.
• 수파쇄법: 시추공의 일부에 공기압을 넣은 packer를 이용하여 막은 후 유압을 가하여 암반에 균열이 생길때까지 압을 높여 암반의 원위치 응력과 항복응력을 측정한다.

초기응력 측정방법에 대한 문제도 과년도에 몇번 출제되었습니다. 서술하는 문제는 출제되지 않았으니 한번만 읽어보면서 암기에 도움이 되기위해 보는 정도입니다.

  (3)암반의 사면 파괴형태

   : 암반사면 파괴는 불연속면이 존재하는 암반사면에서 불연속면의 저항력보다 활동력이 커서 불연속면을 따라 1개 또는 여러 개의 절리에 의하여 형성된 면에 따라 발생한다.

• 원호파괴: 일정한 지질구조 형태를 보이지 않는 표토, 폐석, 심한 파쇄 암반에서 발생되는 파괴
• 평면파괴: 점판암과 같이 질서정연한 지질구조를 가지는 암반에서 발생되는 파괴
• 쐐기파괴: 교차하는 두 불연속면 위에서 발생되는 파괴
• 전도파괴: 급경사 불연속면에 의해 분리된 주상구조를 형성하고 있는 경암암반에서 발생되는 파괴

  (4)현장투수시험

   : 현장투수시험은 주로 보링공에서 실시하여 지하수를 양수하거나 반대로 물을 주입하여 수위변화를 측정해서 지반의 투수계수를 정하는 시험이다.

• 개단시험(Open end test): 조로 투수계수가 큰 사질토지반에 적용하며 개략적으로 투수계수를 구한다.
• 팩커시험(Packer test): 암반층에 설치된 시추공 공내의 일정길이 부분을 Packer에 의하여 폐색하고, 이 부분부터 압력 1,000kN/m^2의 물을 암반층 내부에 ㅜ입시켜 이때의 단위시간당 투수량을 측정하는 암반의 투수성을 평가하는 시험이다.

  (5)암반의 변형시험

   : 암반의 변형특성을 나타내는 변형계수와 탄성계수를 구하는 원위치 시험방법은 다음과 같다.

• 재킹시험(Jacking test: 암반의 평판재하시험): 시험용의 횡갱 또는 샤프트를 이용한 방법이다.
• 공내변형시험(Borehole deformation test): 보링공 내에 압력셀을 삽입하여 공벽에 등분포의 내압을 가함으로써 공경의 홛대량을 측정하는 방법으로 최근에 개발된 방법이다.
• 압력수실시험(Pressure chamber or gallery test): 시험용 횡갱 또는 샤프트 내에서 원형단면의 시험부분을 굴착한 후 양단의 플러그 및 라이닝으로 둘러싸인 수심을 설치한 다음 갱벽의 변위를 측정하는 방법이다. 

 

 2. 암반의 종류

  : 암반(Rock Mass)을 공학적으로 분류하는 것은 층리(Bedding), 절리(Joint), 단층, 파쇄대와 같은 다양한 불연속면이 있을 뿐 아니라 풍화 및 변질작용을 받은 부분을 원지반의 암반에 대하여 판단자료로 사용하기 위해 분류한다.

  (1)암반의 공학적 분류

• 절리의 간격에 의한 분류법
• 풍화도에 의한 분류법
• Muller의 분류법
• RQD에 의한 분류법
• 균열계수에 의한 분류법
• 암반평점에 의한 분류법
• 리핑가능성에 의한 분류법

암반의 공학적 분류방법에 대해서 서술하는 문제가 종종 출제되었습니다.

  (2)암반의 일반적 분류법

분류법	제안자	적용범위
RQD분류법	Deere(1964)	코어주상도, 터널
RMR분류법	Bieniawski(1973)	터널, 광산, 기초
Q분류법	Barton 등(1974)	터널, 대규모 공동
Lauffer의 분류법	Lauffer(1958)	터널
암반하중 분류법	Terzaghi(1946)	절개지보터널
RSR분류법	Wickham 등(1974)	터널

암기암기 하셔야합니다. 종종 출제 되었습니다.

  (3)회수율과 RQD

   ①회수율(TCR: Test core Recovery)

    : 코어회수율은 속이 빈 강철제 원통을 관입시켜 암석을 채취한 후, 관입길이에 비해 회수된 암석편의 길이 비율을 말한다.

   ②암질지수(RQD: Rock quality designation)

    : 암질지수는 암질을 정량적으로 평가하는 지수로 코어회수율(TCR)보다는 코어의 질에 민감한 지수이다.

   ③암질평가

RQD(%)	암질
0~25	매우 불량
25~50	불량
50~75	보통
75~90	양호
90~100	우수

  (4)RMR분류법

   : RMR(Rock mass rating)분류체계는 Biniawski(1973)에 의해 개발되었다. 암반의 공학적 분류는 현장에서 측정 가능하며 시추자료로부터 구할 수 있는 다음 6가지 변수를 이용한다.

• 암석의 일축압축강도
• RQD(암질지수)
• 절리(불연속면)의 간격
• 절리(불연속면)의 상태
• 지하수 상태
• 불연속면 방향

  (5)Q-System

   : Q분류법(Q-System)은 노르웨이의 지반공학연구소의 Barton, Lien&Lunde(1974)에 의해 개발되었으며, 6개의 변수를 3개의 그룹으로 나누어서 종합적인 암반의 암질 Q를 다음과 같이 계산할 수 있다.

  ①6개의 평가요소

• RQD: 암질지수
• J_n: 절리군의 수
• J_r: 절리면의 거칠기계수
• J_a: 절리면의 변질계수
• J_w: 지하수 보정계수
• SRF: 응력저감계수

  ②3개의 그룹

• RQD/J_n(암괴크기 점수): 암반의 전체적인 구조를 나타낸다.
• J_r/J_a(암괴 전단강도점수): 면의 거칠기, 절리면 간 또는 충전물으 마찰특성을 나타낸다.
• J_w/SRF(작용응력점수): 활동성 응력을 표현하는 복잡하고 경험적인 항이다.

Q-System의 공식에서 6개의 항목이 무엇을 의미하는지 암기해야하고, 그리고 동그라미 2번의 각 요소가 2개씩 짝지어 지면 어떤 의미가 되는지 3개도 암기해야 해요.