Journal of the Korean GEO-environmental Society (한국지반환경공학회 논문집)

Korean Geo-Environmental Society (한국지반환경공학회)
권호 표지

The Point Load Index of the Daegu Shale and its Relation to the Uniaxial Compressive Strength

대구지역 셰일의 점재하지수 특성 및 일축압축강도와의 상관성

  • 이영휘 (영남대학교 건설시스템공학과) ;
  • 윤찬호 (경상 공업고등학교)
  • Received : 2009.01.09
  • Accepted : 2009.02.26
  • Published : 2009.04.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The experimental study was carried out to evaluate the characteristics of the point load index and the uniaxial compressive strength of inherently anisotropic shale in the laboratory. In the testing program the effects of size and the shape on the point load index were investigated both in the axial and diametral direction. In general, the point load index of the shale was constant when the length/diameter (L/D) ratio of the specimen is greater than 1.0 in the diametral direction. The point load index in axial direction shows slight decrease as the L/D ratio is increased and the corner breakage was observed when L/D ratio is greater than unity. The minimum point load index was observed in the bedding angle of $\beta=15^{\circ}{\sim}30^{\circ}$ in the axial point load tests and of $\beta=30^{\circ}$ in the uniaxial compression tests. The relationship between the point load index and the uniaxial compressive strength was linear to ${\sigma}_c=25.0 I_{s(50)}$ for the specimen with the bedding plane angle, $\beta$ at the range of $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$. On the other hand, this relationship was appeared linear to ${\sigma}_c=14.4 I_{s(50)}$ when the bedding angle, $\beta$ is fixed to 90${^{\circ}}$ and this correlation is much different from ${\sigma}c=22 I_{s(50)}, which is generally applied to the rock specimen with no bedding plane in ISRM (1985). The anisotropic strength with different $\beta$ angle shows the shoulder type and this can be suitably modelled by the corrected Ramamurthy'(1993)s equation with the index value of 'n' equal to 3.0.

대구지역에 분포하는 고유이방성 셰일(shale)의 점재하지수 및 일축․압축강도 특성을 평가하기 위한 일련의 실험실 시험을 수행하였다. 또한 시험시편의 크기효과 및 형태효과를 조사하기 위하여 축방향 및 직경방향으로 점재하지수를 측정하였다. 일반적으로 직경방향의 점재하지수는 길이/직경(L/D)비가 대략 1.0 이상일때 일정한 값을 보이고 축방향 점재하 시험 결과 L/D비의 증가에 따라 평균 점재하지수가 약간 감소하는 경향을 보였으며 L/D비가 1.0 이상이면 corner파괴가 발생하였다. 최소의 점재하지수는 층리면이 연직과 이루는 각 ($\beta$)이 $15^{\circ}{\sim}30^{\circ}$에서 나타났고 ${\beta}=30^{\circ}$에서 최소의 일축압축강도가 얻어졌다. $\beta$ 값의 범위가 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$인 시편의 점재하지수와 일축압축강도를 측정하여 이들의 상호관계를 회귀분석하였다. 층리면을 $0^{\circ}$에서 $90^{\circ}$까지 변화시키면서 측정한 점재하지수는 일축압축강도와 선형적인 관계인 ${\sigma}_c=25.0 I_{s(50)}$로 나타났다. 한편, 층리각($\beta$)를 90${^{\circ}}$로 고정시킨 상태에서의 이들의 상관성은 ${\sigma}_c=14.4 I_{s(50)}$로 나타났는데, 이는 ISRM(1985)에서 추천하는 층리가 없는 무결암 시료에 대한 일반적인 상관성, ${\sigma}_c=22 I_{s(50)}$과는 많은 차이가 있음을 확인하였다. 일축압축강도의 이방성 모형은 기존의 Ramamurthy(1993)이론에 지수 'n'을 도입하여 n= 3을 적용 했을때 측정결과와 잘 부합되는 결과를 얻었다.

Keywords

References

  1. 이수곤, 이송 (1995), 점하중 강도를 이용한 한국 화강암의 일축압축강도 추정방법, 대한토목학회 논문집, 제15권 4호, pp. 1015-1027
  2. 정형식, 유병옥 (1997), 암석의 풍화에 따른 강도변화 특성 및 강도추정에 관한 연구, 한국지반공학회지, 제13권, 제6호, pp. 71-91.
  3. Aagaard B. (1976), Strength anisotropy of rocks (in Norwegian), M. Sc. dissertation, 104pp. NTH, Trondheim.
  4. Broch E., Franklin J. F. (1972), The point load strength test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 9, No. 6, pp. 669-697. https://doi.org/10.1016/0148-9062(72)90030-7
  5. Broch E. (1983), Estimation of strength anisotropy using the point load test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 20, No. 4, pp. 181-187. https://doi.org/10.1016/0148-9062(83)90942-7
  6. Brook N. (1980), Size correction for point load testing, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 17, No. 4, pp. 231-235. https://doi.org/10.1016/0148-9062(80)91090-6
  7. Brook N. (1985), The equivalent core diameter method of size and shape correction in point load testing, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 22, No. 2, pp. 61-70. https://doi.org/10.1016/0148-9062(85)92328-9
  8. Bieniawski Z. T. (1975), Point load test in geotechnical practice, Eng. Geol., Vol. 9, No. 1, pp. 1-11. https://doi.org/10.1016/0013-7952(75)90024-1
  9. Forster I. R. (1983), Influence of core sample geometry on the axial point load test, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 20, No. 6, pp. 291-295. https://doi.org/10.1016/0148-9062(83)90599-5
  10. Franklin, J. A. and Chandra, A. (1972), The Slake-Durability Test, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 9, No. 3, pp. 325-341. https://doi.org/10.1016/0148-9062(72)90001-0
  11. Greminger M. (1982), Experimental studies of the influence of rock anisotropy on size and shape effects in point load testing, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 19, No. 5, pp. 241-246. https://doi.org/10.1016/0148-9062(82)90222-4
  12. Hassani F. P., Scobie M. J., Whittaker B. N. (1980), Application of the point load index test to strength determination of rock and proposals for a new size correction chart, Proc. 21st U.S. Symp. on Rock Mechanics, Rolla, Missouri, pp. 543-553.
  13. Hoek E., Brown E. T. (1980), Underground excavations in rock, the Institution of Mining and Metallurgy, London, pp. 131-182.
  14. ISRM (1985), Commission on Testing Methods. Suggested method for determining Point Load Strength (revised version), Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 22, No. 2, pp. 51-60. https://doi.org/10.1016/0148-9062(85)92327-7
  15. Peng S. S. (1976), Stress analysis of cylindrical rock discs subjected to axial double point load, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 13, No. 3, pp. 97-101. https://doi.org/10.1016/0148-9062(76)90426-5
  16. Ramamurthy T. (1993), Strength and Modulus Responses of Anisotropic Rocks, Comprehensive Rock Engineering, Vol. 1-I, Pergamon Press, Oxford, pp. 313-329.