Laboratory study on the electrical resistivity characteristics using an artificial agar specimen with clay minerals

점토광물을 함유하는 한천인공시료를 이용한 전기비저항 특성에 관한 실험적 연구

A low resistivity zone is found in many places such as a fractured fault zone, weathered zone and aquifer. The electrical resistivity is influenced mainly by pore fluid as well as the clay mineral types and contents, Hence, it is very important to understand the relationship between the electrical resistivity and clay contents associated with the low resistivity zone for geotechnical applications such as civil engineering. This study examines the characteristics of clay mineral types and contents to electrical resistivity through sample measurements, and proposes an expression relating the resistivity and clay content. The electrical resistivity is measured for an artificial agar specimen with clay minerals instead of a natural rock. The clay minerals used are Kaolinite and Montmorillonite. Montmorillonite shows remarkably lower resistivity than Kaolinite, although its clay content is fewer than that of Kaolinite. Also, the proposed expression shows a good correlation coefficient as high as 0.89 or more in all clay minerals.

일반적으로 단층 파쇄대나 풍화대, 대수층에서는 전기비저항이 낮게 나타나는 것으로 알려져 있다. 단층 파쇄대가 저비저항대로 나타나는 이유는 풍화 및 변질작용에 의한 점토광물의 함유량이 증가하는 것과 균열 등에 의해 공극률이 증가함으로써 체적 함수률이 증가하는 것을 들 수 있다. 이러한 단층파쇄대의 탐지는 토목공사를 시공함에 있어서 매우 중요하기 때문에 저비항대가 되는 요인인 점토광물의 종류 및 함유량과 전기비저항의 관계를 밝히는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서, 본 연구에서는 실제 암석대신 특별히 고안한 점토광물을 함유한 한천공시체를 이용하여 전기비저항을 측정함으로써, 풍화 인공암으로서의 점토광물의 함유량과 전기비저항과의 관계를 고찰하였다. 본 실험에 이용된 점토광물은 Kaolinite와 Montmorillonite이다. 그 결과, Montmorillonite는 Kaolinite에 비해 점토광물의 함유량이 적음에도 불구하고 전기비저항을 현저히 저하시키는 것으로 나타났다. 또한 실험결과를 이용한 점토광물의 함유량과 전기비저항과의 관계식을 제안하였고, 그 상관성은 0.89 이상 높게 나타났다.