제주도 북서부 지역 화산암체의 지질공학 특성

Engineering Geological Characteristics of volcanic rocks of the Northwestern Cheju Island, Korea

제주도 북서부 지역의 지질은 제4기 플라이스토세에서 홀로세에 형성된 현무암류의 용암체와, 해안변을 따라 분포하는 화산쇄층성 집적층인 성산층, 그리고 기생화산(cindercone)이 30 여개나 분포하고 있다. 이 현무암류(표선리 및 시흥리 현무암 등)들은 주상절리가 심히 발달하고, 다량의 기공을 형성하고 있다. 이 용암들 사이에는 용암공동(lavacave)이 발달하고 있으며, 용암공동에는 화산쇄층물 및 점토층이 협재되어 있다. 내재물들이 지하수에 의해 유거되면, 주상절리가 발달된 이 용암체는 부식, 함역 및 침하를 일으킨다. 특히 이들 용암체의 기공상(크기, 모양, 방향성)은 암체의 공학적 성질(암석의 강도 등)을 좌우하게 된다. 이 기공상은 본 현무암체의 피상강도지배요소가 되어, 이 암체에 대한 유효강도비(Ke, Ke=0.30-0.72)를 도출하였다. 여기서 Ke값이 적을수록 낮은 내부응력을 의미한다. 본역에서는 저위지편보다 고위지편일수록 암체강도가 낮은 성향을 보인다. 또한 피상강도각($\phi$)은 $\phi$=30$^{\circ}$-$10^{\circ}$의 범위로서, 본 화산암체는 대체로 낮은 피상강도각을 나타내고 있다. 따라서 본 암체의 피상 극한한계치인 0.33을 기준으로 할 때, 거의 대부분이 Ke>0.33이 되어 지질공학적 불안정영역에 속하는 암체라 할 수 있다.

The geology of the northwestern Cheju Island consist of Pleistocene to Holocene volcanic rocks which could be devided into basalt layers, the Sungsan Formation composed mainly of volcaniclastic debris exposed along the shoreline, and more than 30 cinder cones. Columnar joints and vesicles are dominant in the basalts of the Pyeosunri and the Sihungri basalt Formations. Volcaniclast and clay layers are intercalated in basaltic layers. When volcaniclast of the interlayers would be swept away by ground water and some caves of channel shape would be formaed. Overlying lavas cracked by columnar joints could be easily destroyed, collapsed and/or sunk. Geomechananical nature of the rocks such as strength may be controlled by the vesicularity(size, shape, and orientation of the vesicles) of the rocks. On the basis of vesicularity as a factor of strength, the effective strength ratio(Ke) could be calculated as Ke=0.3-0.72, in which the smaller Ke value reflects the lower in internal stress. In the studied area, the strength of the rocks tends to decrease as increasing in altitude of provenance of the rocks. The rocks in the area show relatively low values in angle of failure strength($\phi$) ranging from 10$^{\circ}$ to 30$^{\circ}$. In conclnsion, the rocks in question, majority of which the critical value exceeds 0.33, belong to the unstable rocks in the aspect of engineering geology.