풍화에 따른 암석의 공학적 특성 평가

Abstract

국내에 분포하는 암석은 삼면이 바다로 둘러싸여 있는 지리적 영향으로 염분에 의한 풍화에 직간접적인 영향을 받는다. 또한 외력, 침식작용 그리고 온도 차에 의한 동결작용등을 통해 풍화의 영향을 받으며 뚜렷한 장마철 기후특성을 보이는 국내의 경우 국지성 호우에 의한 풍화에도 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 포화염분용액에 의한 화학적 풍화(Chemical weathering)와 Slake durability test를 통한 물리적 풍화(Mechanical weathering) 현상을 발생시킨 후 매회에 걸쳐 압축파 속도, 전단파 속도, 간극률 그리고 Slake durability index 값을 통해 풍화에 따른 공학적 특성을 관찰하고자 하였다. 경기도 이천의 터널 공사 현장 및 고속도로 현장에서 시추된 시추코어를 시료로 선정하였으며, 해당 시료를 탄성파 속도 측정에 적합하도록 원기둥 형태로 가공하였다. 화학적 풍화(Chemical weathering)와 물리적 풍화(Mechanical weathering) 실험이 진행됨에 따라 압축파와 전단파 속도는 각각 평균 3828 m/s, 2211 m/s에서 최종적으로 2601 m/s, 1371 m/s로 감소, 간극률의 경우 0.46%~1.43%에서 0.59%~1.95%로 증가하였다. 이를 통해 풍화지수와 탄성파 속도간의 관계를 제시하였으며, 현장에서 탄성파 속도를 통해 풍화정도를 예측할 수 있을 것으로 판단된다. The Korea peninsula is surrounded by the sea on three sides and thus, the rock is easily weathered due to salt. Furthermore, the external force, erosion and thawing-freezing are also influence on the weathering of rock. The objective of this study is to estimate the characterization of weathering caused by the chemical and mechanical factors by using elastic wave. The specimen is extracted by drilling machine in the field of Icheon, Gyeonggi-Do of tunnel construction site and five specimens are selected to perform the experiment. The samples are fitted into a cylindrical shape for enhancing the measurement of elastic wave. Chemical and mechanical affections are performed by using salty water of high concentration and slake durability test, respectively. The initial average P-wave and S-wave velocity are 3828 m/s and 2211 m/s and then the P and S-wave velocity is reduced to 2601 m/s and 1371 m/s. And the porosity of rock increases from 0.59%~1.95% to 0.46~1.43% due to the weathering. The relationship between elastic wave velocity and weathering index is also suggested and thus, the result may be applied to provide the degree of weathering by using elastic wave.