가중치를 이용한 국내 석회동굴 발달 방향성 해석법 개발에 관한 연구

Abstract

다양한 원인에 의해 형성된 석회동굴 내 주굴과 가지굴 등은 일정한 방향성을 가지고 발달하게 된다. 이러한 원인은 주변에 분포하고 있는 층리나 절리, 단층 등과 같은 불연속면의 영향을 받고 형성된다고 알려지고 있다. 석회동굴에 발달된 방향성은 구간별로 어떤 불연속면의 영향을 받고 있는지는 확인이 가능하지만, 전체적으로 주된 영향을 준 불연속면과 발달 방향성을 방향을 명확히 파악하기는 어렵다. 본 연구는 이러한 석회동굴의 발달 방향성을 전체적으로 파악하기 위하여 연장성에 가중치를 적용하는 평균 폭 비율법(Average Span Ratio Method)과 개별 발달 비율법(Individual Development Ratio Method)을 새롭게 제안하여 분석하였다. 새로운 분석법을 적용하기 위해 국내 석회동굴 9개를 임의 선정하여 분석하였다. 분석 결과, 발달 방향성 분포만을 해석한 것보다 두 가지 방식을 적용한 해석기법이 동굴 발달 방향성을 더욱 명확하게 해석할 수 있음을 확인하였다. 석회동굴의 주 층리각과 평균 폭의 연관성 분석을 통해 주 층리의 경사각이 저각일수록 석회동굴 폭 확장에 더 많은 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다. 현장자료를 이용하여 RMR 분석을 수행함으로써 각 석회동굴의 지반안정성을 분석하였다. Limestone caves that consist of main passages and branches are formed by a variety of processes, and have the characteristic of developing with a preferred orientation controlled by discontinuities such as bedding, joints, and faults around the cave. However, it is difficult to analyze a representative orientation from various orientations. To interpret the overall development orientation of limestone caves, this study proposes new development orientation analysis methods, termed the Average Span Ratio Method (ASRM) and the Individual Development Ratio Method (IDRM), using the weighting of persistence. Nine limestone caves in Korea were randomly selected for testing the new methods. The methods show a stronger development orientation for limestone caves than that obtained by traditional methods, which consider only the distribution of development orientations. Based on an analysis of the relationship between the average span and the dip angle of bedding, it is confirmed that shallowly dipping bedding is a major contributor to the expansion of span in limestone caves. In addition, using scan-line survey data acquired in the field, we perform an RMR analysis of stability of the ground around limestone caves.