10월 25일(목)․응용지질학│암석학
4 2007 추계지질과학연합학술대회 초록집
AE, DRA 시험을 이용한 초기응력의 크기와 방향성 결정 연구
최영철
*․장현식․장보안
강원대학교 지구물리학과, [email protected]
현장 초기응력의 크기는 지하 구조물을 설계하거나 안정성을 평가할 때 중요한 변수로서, 초기응력 측정을 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다. 이 중 AE․DRA 방법은 실내시험이므 로 시간과 비용이 적게 소요되며, 간편히 수행할 수 있다. 이미 AE․DRA방법으로 초기응력 측정에 관한 검증을 수행한 사례는 많이 있지만, 주응력의 크기와 방향성을 결정한 사례는 많 지 않다. 따라서 본 연구에서는 AE․DRA방법으로부터 주응력의 방향성과 크기를 결정하기 위한 시도를 하였다.
6방향의 방향 코사인과 응력텐서를 이용하여 3차원 상의 임의의 면에 작용하는 수직응력 (
σ n)을 이용을 구할 수 있는 식은 이미 제안되어 있다. AE․DRA 방법으로
σ n을 결정할 수 있다면, 역으로 응력텐서들을 알아낼 수 있으며 초기응력을 3차원적으로 해석할 수 있게 된다.
그러나 현실적으로 측정값과 이론값은 차이가 있기 때문에, 근사해를 도출하기 위해서는 최소 6방향 이상의
σ n이 필요하다.
본 연구는 부산대학교 양산 캠퍼스 내에 위치한 시추공에서 채취된 시료를 사용하였으며, 이 시추공의 심도는 300m이고 암종은 조립질 화강암이다. 시추코어는 AE․DRA시험을 위하 여 심도 100m부터 50m간격으로 각 심도마다 9개의 다른 방향으로 1인치 코어비트를 사용하 여 재시추 하였다. 또한 방향에 따른 편차를 줄이기 위해서 각 방향마다 3개씩 시료를 성형하 였다. AE시험과 DRA시험을 병행하여 각 방향에서
σ n을 결정하는데 있어서 주관성을 배제 하였다.
우선 AE․DRA시험으로부터 결정된
σ n을 이용하여 지하 응력의 3차원적 해석을 시도하 였다. 그 결과, 주응력의 크기는 수압파쇄법과 유사하였지만 방향성은 상이하게 분석이 되었 다. 문제점을 분석하기 위해서 이에 대한 이론적 검증을 수행한 결과, ±10%의 작은 응력 변화 로도 3차원 응력의 방향성이 민감하게 변하는 것을 발견하였다. 따라서 AE․DRA로 정밀한 3차원 해석의 어렵다고 판단하였다. 다시 수압파쇄법의 가정을 도입하여 2차원 검증을 수행한 결과 ±10%의 응력 변화에서는 응력의 크기와 방향성이 거의 유사하게 분석되었다. 이 방법으 로 2차원 해석을 수행한 결과, 최대주응력의 방향은 대략 E-W 방향으로 분석되었으며, 측압계 수(K)는 1.5~1.9의 분포를 보였다. AE․DRA 분석결과는 수압파쇄법의 결과와 비교했을 때 응력의 크기와 방향의 대략 유사하지만, 일부 구간에서는 다소 차이가 존재한다.
결론적으로 AE․DRA시험으로 주응력의 방향성과 크기를 결정할 때는 3차원 해석은 어 려우며, 수압파쇄법의 가정을 이용하여 2차원 해석을 하는 것이 유용하다고 판단된다.
1-4 구두
