강화군 석모도 일대의 중생대 화강암류 및 화강암질 암맥류에서 발달하는 미세균열의 분포특성

박덕원(Deok-Won Park),이창범(Chang-Bum Lee) 한국암석학회 2007 암석학회지 Vol.16 No.3

강화군 석모도 일대의 중생대 화강암 및 세립질 흑운모화강암에서 분포하는 미세균열의 분포특성을 규명하였다. 14개소에서 채취한 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 미세균열에 대하여 영상처리를 통하여 구별하였다. 미세균열의 방향성과 석모도의 중생대 화강암에서 발달하는 18조의 절리의 방향성과 대비하였다. 상관도에서 미세균열의 여러 조는 수직상의 일반적인 절리의 방향과 일치하는 강한 배향성을 보여 준다. 이러한 대비의 결과에서 거시적인 절리는 기존 미세균열의 성장 및 계단식 절리작용의 산물의 가능성을 시사한다. 또한 이 연구에서 수행한 방법론에 의하여 도출된 미세균열의 방향성을 전국의 쥬라기 및 백악기 화강암 석산에서 측정된 1번 및 2번 면의 방향성과 상호 대비하였다. 분포도에서 보는바와 같이, 미세균열과 이들 면과의 분포형태가 일치한다는 사실은 전국의 쥬라기 및 백악기 화강암에서도 이와 유사한 미세균열의 계가 광역적으로 나타날 가능성을 시사한다. 각 영역내에 속하는 이들 미세균열의 조들은 다른 지질 과정 및 변화하는 조건하에서 점차 형성된 복잡한 복합적인 미세균열의 계를 구성한다. We have studied orientational characteristics of microcracks in Mesozoic granites and granitic dyke rocks from Seokmo-do, Ganghwa-gun. Microcracks on horizontal surfaces of rock samples from 14 sites were investigated by image processing. Orientations of these microcracks compared with those of 18 sets of joints in Mesozoic granites from Seokmo-do. From the related chart, microcrack sets show strong preferrred orientations which obviously are coincident with the direction of vertical common joints. It follows that the formation of macroscopic joints may be the results of further growth and step-wise jointing of pre-existing microcracks. Orientations of microcracks from this result also compared with those of vertical rift and grain planes for Jurassic and Cretaceous granite quarries in Korea. As shown in the distribution chart, the congruence of distribution pattern among microcracks and rift and grain planes suggests that similar microcrack systems probably occur regionally in Jurassic and Cretaceous granites from Korea. In particular, whole domain of the distribution chart was divided into 16 groups in terms of the phases of distribution of microcracks and planes. These microcrack sets in each domains construct complex composite microcrack systems which have formed progressively by different geologic processes and under varying conditions.

거창지역의 쥬라기 화강암에 발달된 결의 특성

박덕원(Deok-Won Park) 한국암석학회 2015 암석학회지 Vol.24 No.3

거창지역의 쥬라기 화강암에 대하여 결의 특성에 대한 분석을 실시하였다. 미세균열에 의하여 형성된 구조적 이방성을 주로 논의하였다. 미세균열의 분포상은 박편의 확대사진(× 6.7)에서 잘 확인되었다. 일차우세 미세균열은 1번 면에 평행하고 이차 우세 미세균열은 2번 면에 평행하다. 이들 1번 결과 2번 결을 형성하는 미세균열은 3번 면상에서 상호 거의 수직을 이룬다. 방향각(θ)-총 길이(L<SUB>t</SUB>), 빈도수(N) 및 밀도(ρ)의 도표에서 상기 미세균열의 모수의 곡선형태는 미세균열의 분포상을 반영한다. 빈도수, 길이 및 밀도와 같은 미세균열의 모수들은 1번 결 > 2번 결 > 3번 결의 순서로 나타난다. 이러한 결과는 결의 상대적인 강도를 지시한다. 한편 6개 방향에 따른 압열 인장강도가 측정되었다. 강도와 위의 미세균열의 모수들 사이에는 밀접한 상관성을 보이고 있다. 이러한 전반적인 결과는 포천 및 합천지역의 쥬라기 화강암류에 대한 기존의 연구결과와 부합한다. 박편의 확대사진에 대한 이미지 처리 기법을 수행하였다. 사진 상에서 석영 및 장석 내부에서 발달하는 그레인 1(G1) 미세균열의 배열이 탁월한 분포를 보여준다. 특히 위의 사진에 대한 간단한 이미지 처리를 통하여 각 미세균열 조의 방향각을 용이하게 확인할 수가 있다. Jurassic granite from Geochang was analysed with respect to the characteristics of the rock cleavage. we have mainly discussed the structual anisotropy formed by microcracks. The phases of distribution of microcracks were well evidenced from the enlarged photomicrographs(× 6.7) of the thin section. The planes of principal set of microcracks are parallel to the rift plane and those of secondary set are parallel to the grain plane. These rift and grain microcracks are mutually near-perpendicular on the hardway planes. From the directional angle(θ) - total length(L<SUB>t</SUB>), number(N) and density(ρ) chart, the curve patterns of the above microcrack parameters reflect the phases of distribution of microcracks. Microcrack parameters such as number, length and density show an order of rift > grain > hardway. These results indicate a relative magnitude of the rock cleavage. Meanwhile, brazilian tensile strengths were measured with respect to the six directions. The results revealed a strong correlation between mechanical property with the above microcrack parameters. These general results correspond to those of the previous study for Jurassic granites from Pocheon and Hapcheon. Image processing technique for the enlarged photomicrograph of the thin section was carried out. The grain 1(G1) microcrack arrays developed in quartz and feldspar grains show excellent distribution on the photomicrograph. In particular, the directional angle of each microcrack set can be ascertained easily by brief image processing for the above photomicrograph.

경상분지 남서부 일대의 불국사 화강암류에서 발달하는 미세균열의 방향성

박덕원(Deok-Won Park) 한국암석학회 2008 암석학회지 Vol.17 No.4

경상분지 남서부 일대의 불국사 화강암류에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 사천시-고성군, 거제시 및 남해군 지역에서 채취한 11개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 131조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 다음에 이들 미세균열 중, 뚜렷한 선상배열을 갖는 45조의 미세균열을 선별하였다. 이들 미세균열은 수직의 2번 면에 대비된다. 이들 45조의 미세균열의 방향성과 국내의 쥬라기 및 백악기 화강암류에서 발달하는 수직의 1번 및 2번 면의 방향성을 대비하였다. 분포도에서 45조의 미세균열과 이들 수직 면의 분포형태가 일치한다는 사실은 연구지역 일대에서 발달하는 미세균열의 계는 국내의 쥬라기 및 백악기의 화강암에서도 광역적으로 발달함을 시사한다. 방향각-빈도수 상관도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 한편 45조의 미세균열이 속히는 18개의 방향각 영역과 기존의 연구결과에서 시사한 최대 압축 주응력의 방향과 상호 대비를 시도하였다. 최대 압축 주응력의 방향은 대부분 방향각 영역-1~2, 5~6, 11~15, 17~18 및 19~20에 각각 속하며, 이들 영역은 이들 45조의 미세균열의 장미도에서 제시한 주방향 및 2차적인 방향과 일치한다. 열린 미세균열의 대표적인 방향은 기존의 연구에서 시사한 최대 압축 주응력 방향을 반영한다. We have studied general orientational characteristics of microcracks distributed in Bulgugsa Granites of southwestern Gyeongsang Basin. Microcracks of 131 sets, which were developed on horizontal surfaces of 11 rock samples collected from Sacheon-Gosung, Geoje-si and Namhae-gun areas, were distinguished by image processing. Then, 45 sets with a distinct linear array on image were sorted out. These microcracks can be comparable with vertical grain planes. Orientations of these microcracks were compared with those of vertical rift and grain planes developed in Cretaceous and Jurassic granites of Korea. In the distribution chart, the agreement of the distribution pattern between microcracks of 45 sets and above vertical planes suggests that microcrack systems developed all over the study area also occur regionally in Cretaceous and Jurassic granites of Korea. Whole domain of the directional angle-frequency chart can be divided into 20 domains in terms of the phases of the distribution of microcracks. Meanwhile, 18 domains from 45 sets of microcracks were compared with the maximum principal stress orientations suggested from previous studies. The majority of maximum principal stress orientations pertain to domain-1~2, 5~6, 11~15, 17~18 and 19~20, and these domains are coincident with the orientation of the 1st and 2nd-frequency orders represented in a rose diagram for 45 sets of microcracks. Representative orientations of open microcrack reflect the maximum principal stress orientations suggested in previous studies.

경상분지 북동부의 제3기 결정질 응회암에서 발달하는 미세균열의 방향성

박덕원(Deok-Won Park) 한국암석학회 2009 암석학회지 Vol.18 No.2

경상분지 북동부 일대의 제3기 결정질 응회암에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 포항시 흥해읍 및 청하면 지역에서 채취한 6개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 108조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 이들 108조의 미세균열은 38장의 영상에서 뚜렷한 선상배열을 보여 주었다. 결정질 응회암에 대한 방향각(θ)-빈도수(N) 관계도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 관계도에서 미세균열의 여러 조는 수직상의 일반적인 절리의 방향과 일치하는 강한 배향성을 보여 준다. 따라서 관계도의 각 영역내에서 빈도가 높은 방향각으로부터 거시적인 수직상 절리의 잠재성을 추측할 수가 있다. 관계도에서 나타난 이러한 절리의 형태는 강화군 석모도의 중생대 화강암의 경우와 거의 동일하다. 결정질 응회암에서 도출한 미세균열의 방향을 종합한 장미도에서, 빈도등급에 따른 미세균열의 우세한 조들의 방향성은 암체에 작용한 최대 압축 주응력의 대표적인 방향성을 시사한다. 한편 결정질 응회암의 미세균열의 방향성에 대하여 경상분지 남서부의 불국사 화강암류에서 분포하는 열린 미세균열 그리고 국내 중생대 화강암류의 석산에서 발달하는 수직 결의 방향성과 비교하였다. 광역 분포도에서 상기한 결정질 응회암 및 불국사 화강암류의 미세균열 조 그리고 수직 결 사이의 분포형이 일치한다는 사실은 결정질응회암에서 내재하는 미세균열의 계는 국내 중생대 화강암류에서도 광역적으로 발달함을 시사한다. We have studied general orientational characteristics of microcracks distributed in Tertiary crystalline tuff from the northeastern part of the Gyeongsang Basin. 108 sets of microcracks on horizontal surfaces of 6 rock samples from Heunghae-eup and Cheongha-myeon, Pohang-si areas were distinguished by image processing. Those microcrack sets show a distinct linear array in 38 images. Whole domain of the directional angle(θ)-frequency(N) chart for crystalline tuff can be divided into 20 domains in terms of the phases of the distribution of microcracks. From the related chart, microcrack sets show preferred orientation which are coincident with the direction of vertical common joints. Consequently, the potential for macroscopic vertical joints in a rock body can be inferred from the directional angle showing high frequency in each domain of the related chart. This joint pattern is nearly the same in Mesozoic granites from Seokmo-do, Gwanghwa-gun. From the rose diagram for orientations of microcrack in crystalline tuff, orientations of dominant sets of microcracks in terms of frequency orders reflect representative orientations of maximum principal stress acted on crystalline tuff. Meanwhile, orientations of microcracks in crystalline tuff were compared with those of open microcracks in Bulgugsa granites from the southwestern part of the Gyeongsang Basin, and vertical rift/grain planes from Mesozoic granite quarries in Korea. In regional distribution chart, the agreement of distribution pattern between above two types of microcrack sets and vertical planes suggests that microcrack systems developed in crystalline tuff probably occur regionally in Mesozoic granites in Korea.

합천지역의 쥬라기 화강암에 발달된 결의 특성

박덕원(Deok-Won Park) 한국암석학회 2011 암석학회지 Vol.20 No.4

합천지역의 쥬라기 화강암에 대하여 결의 특성에 대한 분석을 실시하였다. 미세균열의 분포상은 박편의 확대사진(× 6.7)에서 잘 확인되었다. 일차 우세 미세균열은 1번 면에 평행하고 이차 우세 미세균열은 2번 면에 평행하다. 이들 1번 결과 2번 결을 형성하는 미세균열은 3번 면상에서 상호 거의 수직을 이룬다. 결과적으로 연구대상 석산에서 채취한 쥬라기 화강암에서 발달하는 결은 미세균열의 배향성과 관련이 있다. 빈도수, 길이 및 밀도와 같은 미세균열의 매개변수들은 1번결 > 2번 결 > 3번 결의 순서로 우세하게 나타난다. 이러한 결과는 결의 상대적인 강도를 지시한다. 한편 6개 방향에 따른 압열 인장강도가 측정되었다. 암석의 강도와 상기한 미세균열 매개변수들 사이에는 밀접한 상관성을 보이고 있다. Jurassic granite from Hapcheon was analysed with respect to the characteristics of the rock cleavage. The phases of distribution of microcracks were well evidenced from the enlarged photomicrographs(× 6.7) of the thin section. The planes of principal set of microcracks are parallel to the rift plane and those of secondary set are parallel to the grain plane. These rift and grain microcracks are mutually nearperpendicular on the hardway planes. Consequently the rock cleavage of Jurassic granite from the studied quarry can be related to the preferred orientation of microcracks. Microcrack parameters such as number, length and density show an order of rift > grain > hardway. These results indicate a relative magnitude of the rock cleavage. Meanwhile, brazilian tensile strengths were measured with respect to the six directions. The results revealed a strong correlation between mechanical property with microcrack parameters.

미세균열의 길이 분포를 이용한 결의 평가

박덕원(Deok-Won Park) 한국암석학회 2015 암석학회지 Vol.24 No.3

거창지역의 쥬라기 화강암에 대하여 결의 특성에 대한 분석을 실시하였다. 미세균열의 분포상은 박편의 확대사진(×6.7)에서 잘 확인되었다. 본 연구에서는 미세균열의 분포 특성을 표현하기 위하여 길이-누적빈도 도표를 사용하였다. 여섯 방향의 도표를 밀도(ρ)의 강도 순으로 배열하였다. 관계도에서 이들 도표들은 H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1의 순서로 나타난다. 여섯 도표들 중에서, 하드웨이 2(H2)의 도표가 좌측의 최하위 영역을 차지한다. 반면에, 리프트 1(R1)의 도표가 우측의 최상위 영역을 차지한다. 두 도표의 곡선형태는 밀도의 증가에 따라 균등분포에서 지수함수의 분포형으로 변화한다. 도표들의 전반적인 분포 특성은 지수 직선과 관련이 있는 지수(λ)의 크기 및 선 oa의 길이에서 잘 확인되었다. 기울기(θ)의 값을 지배하는 지수의 크기는 수(N), 길이(L) 및 밀도와 같은 모수의 값과 반비례를 한다. 반면에, 선 oa의 길이는 위의 3개 모수의 값과 정비례를 한다. 도표의 배열 순과 관련이 있는 상기 미세균열의 모수들은 3번 결(H1 + H2) < 2번 결(G1 + G2) < 1번 결(R1 + R2)의 순서로 나타난다. 여섯 도표 사이에서는 점진적인 변화를 하는 분포 특성을 볼 수 있다. 도표의 배열 순은 결의 상대적인 강도를 지시한다. 한편 기울기, 지수, 밀도 및 선 oa의 길이와 같은 모수들을 H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1의 순으로 배열하였다. 관계도에서는 부드러운 이차함수의 변화 곡선을 볼 수 있다. 밀도 그리고 상기한 모수들 사이의 상관도로부터, 멱법칙 함수를 따르는 공통적인 규칙성을 도출하였다. 마지막으로, 결에 대한 분석은 도표 그리고 미세균열의 모수 사이의 결합을 통하여 수행되었다. 이러한 유형의 결합은 결의 평가에 있어서 진보성에 기여한다. Jurassic granite from Geochang was analysed with respect to the characteristics of the rock cleavage. The phases of distribution of microcracks were well evidenced from the enlarged photomicrographs(×6.7) of the thin section. In this study, the length - cumulative frequency diagrams were used for expressing the distribution characteristics of microcrack. The diagrams for the six directions were arranged in the magnitude of density(ρ). These diagrams show an order of H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1 from the related chart. Among six diagrams, the diagram for hardway 2(H2) occupies the lowermost region on the left. On the contrary, the diagram for rift 1(R1) occupies the uppermost region on the right. Curve patterns of the two diagrams change from uniform to exponential distribution type in accordance with the increased density. The overall distribution characteristics of the diagrams were well evidenced from the magnitude of the exponent(λ) and length of line oa related to the exponential straight line. The magnitude of exponent governing the values of slope(θ) is inversely proportional to the values of microcrack parameters such as number(N), length(L) and density. On the contrary, length of line oa is directly proportional to the values of the above three parameters. Above microcrack parameters related to the order of arrangement of diagrams show an order of hardway(H1 + H2) < grain(G1 + G2) < rift(R1 + R2). The distribution characteristics of progressive variation are found among the six diagrams. The order of arrangement of the diagrams indicates a relative magnitude of the rock cleavage. Meanwhile, the parameters such as slope, exponent, density and length of line oa were arranged in an order of H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1. The variation curves of a smooth quadratic function are shown from the related chart. From the correlation chart between density and the above parameters, a common regularity following power-law correlation function was derived. Finally, the analysis for the rock cleavage was conducted through the combination between the diagram and microcrack parameter. This type of combination contribute to the progressivity in evaluation for the rock cleavage.

미세균열에서 그라우트 재료의 점도에 따른 주입성능 평가 연구

정재형,황성필,이주형,이태형 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.5

그라우팅은 사전에 소정의 목적을 위하여 배합 설계된 시멘트등의 재료를 보강 대상의 특정한 지점까지 충분하게 도달하게 하는 것이 핵심이다. 우리나라에서는 이러한 주입성능을 개선하기 위하여 다양한 기초 연구가 수행되었다. 그러나 기존 연구들에서는 실험의 효율을 고려해서 0.25 mm이하의 미세균열에 대하여 평가하지 못한 부분이 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 미세한 균열 보수 및 보강에 많이 적용되고 있는 마이크로시멘트와 고분자계 주입재에 대하여 점도 변화에 따른 막힘현상을 확인하고자 하였다. 미세균열을 모사할 수 있는 평행평판 주입 실험장치를 제작하고 마이크로 시멘트와 고분자계 주입재에 대하여 실험하였다. 고분자계 주입재료는 미세균열에서 막힘 현상이 적게 발생하고 점도가 높아져도 주입량의 변화가 적어서 상대적으로 안정적인 주입성능을 보였다. 시멘트를 주입재료로 사용하는 경우에는 점도의 조절과 함께 시멘트 입자의 응집성을 최소로 하는 것이 중요하였으며, 그라우트 작업시 시멘트가 응집되지 않도록 기계적 또는 화학적 처리를 함께 해야 할 것으로 나타났다. It's important for Grouting to deliver design-mixed cement material to the certain point to achieve the intended performance. Various fundamental studies have been underway to improve the injection performance, but existing studies failed to evaluate the micro cracks less than 0.25 mm because of the test efficiency. This paper is intended to clarify the blockage of micro cement and polymer injection material which have been commonly used for repairing or reinforcing the micro cracks, depending on variation of viscosity. A parallel plate injection test device was fabricated and the test of micro cement and polymer injection material was conducted. Consequently, less blockage in micro cracks and less injection variation despite of high viscosity were monitored with polymer material and thus relatively stable injection performance was proven. When it comes to using cement material, adjusting the viscosity and minimizing the cohesiveness of cement particle appeared to be important and thus, mechanical or chemical treatment to prevent the cement from cohering is necessary in grouting process.

미세균열이 합천지역 쥬라기 화강암의 압열인장강도에 미치는 영향

박덕원 ( Deok-won Park ),김경수 ( Kyeong-su Kim ) 한국암석학회·(사)한국광물학회 2021 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.34 No.1

① 미세균열의 길이(N=230), ② 미세균열의 간격(N=150) 및 ③ 압열인장강도(N=30)를 이용하여 쥬라기의 합천화강암에서 발달된 여섯 결(R1~H2)의 특성을 분석하였다. 여섯 결에 평행한 방향으로 측정한 이들 세 인자에 대한 18개의 누적그래프를 상호 대비하였다. 분석한 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 9개 계급구간으로 구분한 압열인장강도값(kg/㎠)의 분포율(%)은 60~70(3.3) < 140~150(6.7) < 100~110ㆍ110~120(10.0) < 90~100(13.3) < 80~90(16.7) < 120~130ㆍ130~140(20.0)의 순으로 증가한다. 각 계급구간의 빈도수에 따른 강도의 분포곡선은 이봉 분포를 보여 준다. 둘째, 길이, 간격 및 인장강도에 대한 그래프를 H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1의 순으로 배열하였다. 간격과 길이에 대한 두 그래프 사이의 지수차(λ_S-λ_L, Δλ)는 H2(-1.59) < H1(-0.02) < G2(0.25) < G1(0.63) < R2(1.59) < R1(1.96)(2 < 1)의 순으로 증가한다. 관련 도면으로부터, 상기한 지수차의 증가와 함께 인장강도에 대한 여섯 그래프는 점차 좌측 방향으로 이동한다. 조직의 균일도를 지시하는 인장강도에 대한 그래프의 음의 기울기(a)는 3번 결((H1+H2)/2, 0.116) < 2번 결((G1+G2)/2, 0.125) < 1번 결((R1+R2)/2, 0.191)의 순으로 증가한다. 셋째, 각 결(R1ㆍR2(1번 결), G1ㆍG2(2번 결), H1ㆍH2(3번 결))을 구성하는 두 방향에 대한 그래프 사이의 배열순을 비교하였다. 길이와 간격에 대한 두 그래프의 배열순은 상호 역순이다. 간격과 인장강도에 대한 두 그래프는 배열순에서 서로 일관성이 있다. 길이와 간격에 대한 지수차(Δλ_L 및 Δλ_S)는 1번 결(R, -0.08) < 2번 결(G, 0.14) < 3번 결(H, 0.75) 및 3번 결(H, 0.16) < 2번 결(G, 0.23) < 1번 결(R, 0.45)의 순으로 각각 증가한다. 넷째, 미세균열의 길이, 미세균열의 간격 및 인장강도의 분포 특성을 보여 주는 여섯 그래프에 대한 종합도를 작성하였다. 길이의 범위에 따라, 여섯 그래프는 G2 < H2 < H1 < R2 < G1 < R1(<7mm) 및 G2 < H1 < H2 < R2 < G1 < R1(≤2.38 mm)의 순을 보여 준다. 간격에 대한 여섯 그래프는 누적 빈도수 12 및 간격 0.53mm에 해당하는 지점 부근에서 병목구간을 형성하여 서로 교차한다. 다섯째, 여섯 결을 대변하는 각 파라미터의 여섯 값을 증가 및 감소하는 순으로 배열하였다. 길이와 관련된 8개 파라미터 중에서, 총 길이(Lt) 및 그래프(≤2.38 mm)는 배열순에서 상호 부합한다. 간격과 관련된 7개 파라미터 중에서, 간격의 빈도수(N), 평균 간격(S_m) 및 그래프(≤5 mm)는 배열순에서 상호 일관성이 있다. 배열순의 측면에서, 간격에 대한 상기 세 파라미터의 값은 그룹 E에 속하는 최대인장강도와 일관성이 있다. 표 8에서와 같이, 이들 파라미터 값의 배열순은 여섯 결 및 세채석면에 대한 사전 인식에 유용하다. The characteristics of the six rock cleavages(R1~H2) in Jurassic Hapcheon granite were analyzed using the distribution of ① microcrack lengths(N=230), ② microcrack spacings(N=150) and ③ Brazilian tensile strengths(N=30). The 18 cumulative graphs for these three factors measured in the directions parallel to the six rock cleavages were mutually contrasted. The main results of the analysis are summarized as follows. First, the frequency ratio(%) of Brazilian tensile strength values(kg/㎠) divided into nine class intervals increases in the order of 60~70(3.3) < 140~150(6.7) < 100~110ㆍ110~120(10.0) < 90~100(13.3) < 80~90(16.7) < 120~130ㆍ130~140(20.0). The distribution curve of strength according to the frequency of each class interval shows a bimodal distribution. Second, the graphs for the length, spacing and tensile strength were arranged in the order of H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1. Exponent difference(λ_S-λ_L, Δλ) between the two graphs for the spacing and length increases in the order of H2(-1.59) < H1(-0.02) < G2(0.25) < G1(0.63) < R2(1.59) < R1(1.96)(2 < 1). From the related chart, the six graphs for the tensile strength move gradually to the left direction with the increase of the above exponent difference. The negative slope(a) of the graphs for the tensile strength, suggesting a degree of uniformity of the texture, increases in the order of H((H1+H2)/2, 0.116) < G((G1+G2)/2, 0.125) < R((R1+R2)/2, 0.191). Third, the order of arrangement between the two graphs for the two directions that make up each rock cleavage(R1ㆍR2(R), G1ㆍG2(G), H1ㆍH2(H)) were compared. The order of arrangement of the two graphs for the length and spacing is reverse order with each other. The two graphs for the spacing and tensile strength is mutually consistent in the order of arrangement. The exponent differences(Δλ_L and Δλ_S) for the length and spacing increase in the order of rift(R, -0.08) < grain(G, 0.14) < hardway(H, 0.75) and hardway(H, 0.16) < grain(G, 0.23) < rift(R, 0.45), respectively. Fourth, the general chart for the six graphs showing the distribution characteristics of the microcrack lengths, microcrack spacings and Brazilian tensile strengths were made. According to the range of length, the six graphs show orders of G2 < H2 < H1 < R2 < G1 < R1(< 7 mm) and G2 < H1 < H2 < R2 < G1 < R1(≤2.38 mm). The six graphs for the spacing intersect each other by forming a bottleneck near the point corresponding to the cumulative frequency of 12 and the spacing of 0.53 mm. Fifth, the six values of each parameter representing the six rock cleavages were arranged in the order of increasing and decreasing. Among the 8 parameters related to the length, the total length(Lt) and the graph(≤2.38 mm) are mutually congruent in order of arrangement. Among the 7 parameters related to the spacing, the frequency of spacing(N), the mean spacing(S_m) and the graph (≤5 mm) are mutually consistent in order of arrangement. In terms of order of arrangement, the values of the above three parameters for the spacing are consistent with the maximum tensile strengths belonging to group E. As shown in Table 8, the order of arrangement of these parameter values is useful for prior recognition of the six rock cleavages and the three quarrying planes.

비선형 초음파공명 특성을 이용한 미세균열 탐지

정용무(Yong-Moo Cheong),이덕현(Deok-Hyun Lee) 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.4

기존 비파괴평가 기술의 결함 탐지 한계를 극복하기 위하여 비선형 초음파공명 특성을 이용한 미세균열 진단 기술을 개발하였다. 가진 전압에 따른 초음파공명 주파수의 천이현상과 정규화 공명 진폭 감소현상을 비선형 초음파공명 특성 파라미터로 제안하였으며 이를 실험적으로 확인하였다. CT 시편에 피로시험을 통하여 미세한 자연 균열을 생성하였으며 피로 사이클 단계마다 초음파공명주파수와 정규화 공명진폭의 변화를 측정하였다. 무결함 또는 10 ㎛ 정도의 매우 미세한 균열이 존재하는 시편에서는 초음파공명 주파수 천이현상이나 정규화 공명 진폭의 변화가 나타나지 않는 반면에 30 ㎛ 이상의 미세 균열 시편에서는 균열 크기가 증가함에 따라 초음파공명주파수의 천이 현상이나 정규화 공명 진폭의 감소량이 증가함을 확인하였다. In order to overcome the detection limit by the current nondestructive evaluation technology, a nonlinear resonant ultrasound spectroscopy(NRUS) technique was applied for detection of micro-scale cracks in a material. A down-shift of the resonance frequency and a variation of normalized amplitude of the resonance pattern were suggested as the nonlinear parameter for detection of micro-scale cracks in a materials. A natural-like crack were produced in a standard compact tension(CT) specimen by a low cycle fatigue test and the resonance patterns were acquired in each fatigue step. As the exciting voltage increases, a down-shift of resonance frequency were increases as well as the normalized amplitude decrease. This nonlinear effects were significant and even greater in the cracked specimen, but not observed in a intact specimen.

일축압축하에서 포천화강암의 역학적 이방성

박덕원 ( Deok Won Park ) 대한지질공학회 2005 지질공학 Vol.15 No.3

포천 지역에 분포하는 쥬라기 화강암을 대상으로 미세균열 분포특성이 화강암의 역학적 성질에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 3 종의 방향성 시편을 대상으로 일축압축시험이 실시되었으며, 각 시편은 R(rift plane), G(grain plane) 및 H(hardway plane) 축에 각각 직각이다. 다양한 탄성상수 중, 3 방향에 따른 포아송비의 변화가 검토되었다. 파괴강도 비-포아송 비의 관계도에서 포아송 비의 범위는 H-시편에서 가장 높은 분포양상을 보이며 G-시편, R-시편의 순으로 감소한다. 분포곡선은 Ⅰ~Ⅲ 단계에서는 거의 선형이며, Ⅳ-3 단계에서는 기울기의 급격한 증가를 보인다. 관계도에서 보는바와 같이 파괴강도비 0.92~0.96에서 변곡점이 형성된다. Ⅳ-3 단계는 탄성 영역의 밖에 속한다. 4 단계의 파괴단계에서의 거동은 응력-체적변형율 곡선에서 분석되었다. 암석의 거동을 지배하는 응력증분-체적변형율 방정식에서 특징적인 재료상수인 a, n, Q, m 및εvmcf가 결정되었다. 이들 상수 중에서 미세균열의 폐합영역(Ⅰ단계)에서 고유의 미세균열의 공극률(a, 10-3) 그리고 압축지수(n)는 각각 aR(3.82) > aG(3.38)> aH(2.32) 그리고 nR(3.69) > nG(2.79) > nH(1.99)의 순서로 나타난다. 특히 Ⅳ 단계의 미세균열의 임계체적변형율(εvmcf)은 3번 면에 수직인 H-시편에서 가장 높게 나타난다. 이러한 결과에서 포아송비 및 재료상수와 같은 역학적 성질은 2 조의 미세균열과 밀접한 관계를 보이고 있다. 강도 이방성과 미세균열의 방향성과의 상관성은 암석의 파괴 연구에 주요하게 적용될 수 있다. Jurassic granite from Pocheon area were tested to investigate the effect of microcracks on mechanical properties of the granite. Three oriented core specimens were used for uniaxial compressive tests and each core specimen are perpendicular to the axes ``R``(rift plane), ``G``(grain plane) and ``H``(hardway plane), respectively. Among various elastic constants, the variation of Poisson`s ratio as function of the directions was examined. From the related chart between ratio of failure strength and Poisson`s ratio, H-specimen shows the highest range in Poisson`s ratio and Poisson`s ratio decreases in the order of G-specimen and R-specimen. The curve pattern is nearly linear in stage Ⅰ~Ⅲ but the slope increases abruptly in stage Ⅳ-3. As shown in the related chart, diverging point of a curve is formed when ratio of failure strength is 0.92~0.96. Stage Ⅳ-3 is out of elastic region. The behaviour of rock in the four fracturing stages was analyzed in term of the stress-volumetric strain curve. From the stress increment-volumetric strain equations governing the behaviour of rock, characteristic material constants, a, n, Q, m and εvmcf, were determined. Among these, inherent microcrack porosity(a, 10-3) and compaction exponent(n) in the microcrack closure region(stage Ⅰ) show an order of aR(3.82) > aG(3.38)> aH(2.32) and nR(3.69) > nG(2.79) > nH(1.99), respectively. Especially, critical volumetric microcrack strain(εvmcf) in the stage Ⅳ is highest in the H-specimen, normal to the hardway plane. These results indicate a strong correlation between two major sets of microcracks and mechanical properties such as Poisson`s ratio and material constants. Correlation of strength anisotropy with microcrack orientation can have important application in rock fracture studies.