Abstract
Mode I fracture toughness ( $K_{IC}$) of the frozen rocks and that of the frozen-thawed rocks were obtained by using BDT and CCNBD specimens. The test temperatures ranged from +$25^{\circ}C$ to -16$0^{\circ}C$. Wet and air-dry specimens of granite and sandstone were used in order to investigate the effect of water and porosity on fracture toughness. The SEM images of the frozen-thawed rocks were also analysed to check the density of thermal cracks. The $K_{IC}$ of the frozen rocks increased as the test temperature went down. The rate of increase was higher in wet condition than in dry condition and the rate of increase for wet granite was higher than that for wet sandstone. The $K_{IC}$ of the frozen-thawed rocks varied within 15% from the $K_{IC}$ of the rocks at room temperature. After one freeze-thaw process, thermal crack occurred in granite but no thermal cracks occurred in sandstone. And the crack density was increased as the temperature went down.n.
저온 냉각상태 및 냉각 후 상온 해빙 상태에서 암석의 모드 I 파괴인성을 BDT와 CCNBD시험편을 사용하여 구하였다. 실험 온도 범위는 상온($25^{\circ}C$)에서 -16$0^{\circ}C$로 설정하였으며 건조 및 포화된 화강암과 사암을 사용하여 파괴인성에 대한 공극수와 공극률의 영향 정도를 조사하고자 하였다. 또한 냉각 과정에서 발생할 수 있는 열균열을 조사하기 위해서 SEM 이미지 분석도 실시하였다. 냉각된 암석의 파괴인성은 온도가 하강함에 따라 증가하였다. 이러한 증가경향은 포화시료에서 더 크게 나타났으며, 포화 시료의 경우 화강암의 증가율이 사암에 비해 크게 나타났다. 냉각 후 상온 해빙 상태에서 구한 파괴인성의 경우, 냉각을 거 치지 않은 상온 상태의 파괴인성 값의 15% 이내에서 결정되었다. 냉각-해빙을 거친 시료에 대한 SEM 분석결과 화강암의 경우 조암광물간의 열팽창 차이에 의한 열균열을 확인할 수 있었으며 냉각온도가 낮을수록 균열밀도가 증가하였다.
