Analysis on Physical and Mechanical Properties of Fault Materials using Laboratory Tests

실내시험을 통한 단층물질의 물리·역학적 특성 분석

Fault materials has various properties depending on their areas, rock types, and components because they are formed by heterogeneous and complicated mechanisms. In this study, to understand the physical and mechanical properties of fault materials, 109 fault materials distributed in South Korea were collected to conduct various laboratory tests with them and analyze their physical and mechanical properties (unit weight, specific gravity, porosity, gravel content, silt/clay content, clay mineral content, friction angle, and cohesion) according to areas, rock types, and components. As for the physical and mechanical properties by rock type, gneiss shows the highest medians in the unit weight ($17.1kN/m^3$) and specific gravity (2.73), granite does so in the porosity (45.5%), schist does so in the gravel content (20.0 wt.%) and cohesion (38.1 kPa), and phyllite does so in the silt/clay content (54.4 wt.%), clay mineral content (30.1 wt.%), and friction angle ($38.2^{\circ}$). With regard to the physical and mechanical properties by component, fault gouge was shown to have lower values than cataclasite and damage zones in all factors other than porosity and silt/clay contents.

단층물질은 불균질하고 복잡한 메커니즘에 의해 생성되기 때문에 지역, 암종 및 구성 성분에 따라 다양한 특성을 보인다. 본 연구에서는 단층물질의 물리 역학적 특성을 규명하기 위해 국내에 분포하는 단층물질 109개를 채취하여 각종 실내시험을 실시하고, 지역, 암종 및 구성 성분에 따른 물리 역학적 특성(단위중량, 비중, 공극률, 자갈함량, 실트/점토 함량, 점토광물 함량, 내부마찰각 및 점착력)을 분석하였다. 암종별 물리 역학적 특성은 편마암의 경우 단위중량($17.1kN/m^3$)과 비중(2.73)에서 가장 높은 중앙값을 보이며, 화강암은 공극률(45.5%), 편암은 자갈함량(20.0 wt.%)과 점착력(38.1 kPa), 천매암은 실트/점토 함량(54.4 wt.%), 점토광물 함량(37.7 wt.%)과 내부마찰각($38.2^{\circ}$)에서 가장 높은 중앙값을 보인다. 구성 성분별 물리 역학적 특성은 단층점토가 공극률과 실트/점토 함량을 제외한 모든 인자에서 파쇄암 및 손상대보다 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다.