백악기 사암과 세일에 대한 포아송비의 변화

The variation of poisson's ratio for The Cretaceous Sandstones and Shale in the Euiseoung Subbasin.

본 연구는 의성 소분지에 분포하는 백악기 사암과 셰일을 대상으로 압력에 따른 포아송비의 변화를 구명(究明)한 것이다. 역학적 시험을 실시하기 위하여, 직경 30.0Cm, 길이 6.2Cm인 시료를 사용하여 응력/변형률 시험을 하였다. 시험에 사용된 기기는 분해 능이 $10^{-7}$인 증폭기 및 16비트 A/D변환기,컴퓨터,하중 계측기,시험 운영 프로그램으로 구성되어 있으며, 유효자료 획득 속도는 매 초당 6~100개이다. 일반적으로 포아송비는 지금까지 하나의 물성으로 취급되어 왔으나, 본 시험 결과 금속류와는 달리 포아송비는 압력에 따라 변하는, 압력과 함수 관계에 있음이 확인되었다. 포아송비를 도출함에 있어서 4가지 방법을 사용한 결과, 계산에서는 포아송비가 급격하게 증가하여, 계산방법에 따라 파괴 영역이 확연히 구분되어 진다. 사암과 셰일은 낮은 하중과 높은 하중에서는 서로 다른 거동을 보였으나, 중간 하중 영역즉 탄성 한계 내에서는 ${\nu}_t={\nu}_0+P_{\sigma}$로(${\nu}_0$ : 탄성 영역 내에서의 초기 포아송비. ${\nu}_t$ : 탄성 영역 내에서의 포아송비, P : 포아송 계수, $\sigma$:응력)일차함수적으로 증가하였다. 2가지 암석 시료 모두 탄성 한계 내에서 포아송비는 0.1~0.21의 연속적인 변화 양상을 나타내며,파괴강도 65% 이사에서 급격히 증가하여 0.22~0.45로 나타나므로 이는 탄성 범위밖에 해당된다.

This study shows the variation of poisson's ratio according to stress for the Cretaceous sandstones and shale in the Euiseoung Subbasin. To make a mechanical experiment, samples prepared with 3.0 cm in diameter and 6.2 cm in length were used in testing stress and strain. Generally poisson's ratio has been considered as one of properties, but contrary to steel, the test result makes sure that poisson's ratio has functional relation to stress. I had used four methods to calculate poisson's ratio, Poisson's ratio shows considerable different results according to the calculating, method but it has similar tendency in an elastic limit. Poisson' s ratio increases rapidly and is distinguished clearly in internal fracture region according to the calculating method. Poisson's ratio of sandstone and shale is different from one another in low and high stress regimes,but it is linearly proportional to the stress in an elastic regimes, that is, ${\nu}_t={\;}{\nu}_0+P_{\sigma}({\nu}_0$:first stage Poisson's ratio, ${\nu}_t$:poisson's ratio, P: poisson's coefficient, $\sigma$:stress). Poisson's ratios of two kinds of rock samples show continuous variation from 0.1 to 0.21 in an elastic regime. The variation of poisson's ratio is much wider in an internal fracture regine. It varies from 0.22 to 0.45 in sandstone, which is out of elastic regime.