마애불 암반의 단열특성과 지질맵핑을 이용한 안정성 해석

Rock Mass Stability of the Buddha Statue on a Rock Cliff using Fracture Characteristics and Geological Face-Mapping

연구 대상은 경상북도 ◯◯시 ◯◯동에 위치한 마애여래입상 암반으로서 안정성이 우려되는 중생대 백악기 화강섬록암 마애불상이다. 안정성 해석을 위해 마애불 암반의 3차원 face mapping과 절리의 지질공학적 특성, 3차원 스캐닝, 초음파속도, 편광현미경 분석, 전자현미경 분석 및 XRD 분석을 수행하였다. 더불어 손상상태 조사, 평사투영해석, 암반분류 및 한계평형해석으로 마애불 암반의 안전율을 산정하였다. 구간별로 손상 및 가능한 붕괴의 유형과 규모는 암석의 풍화도와 절리면의 배향과 특성에 따라 다르나 쐐기파괴와 전도파괴가 소규모로 예상된다. face-mapping 자료, RMR, 암석의 물성·역학시험, 평사투영해석 및 한계평형해석으로 종합·검토한 결과, 마애불 암반의 건기 시와 우기 시의 허용안전율 1.2에 미달하여 안정성이 우려된다. 손상유형은 박리, 균열, 입상분해 및 초목생장, 균열 방향별 점유율은 전면이 가장 우세한 것으로 나타난다. 마애불 암석은 화강섬록암이며, 표면 변색의 물질은 K, Fe, Mg로 판명되었고, 4조의 절리 중 J1은 인장절리이고 나머지는 전단절리이다. 초음파탐사로 추정한 일축압축강도는 514kgf/cm2로서 대부분 연암과 일부 풍화암에 해당한다. 암반분류 결과 5등급으로 추산되며, 마애여래입상 전면부 불안정성이 예상된다. 기존의 문화재 안전진단의 방법과 더불어 이들 기법은 석조문화재의 객관적인 해석 및 안정성 검토의 합리적인 도구가 될 것으로 예상한다.

The subject of this study is the Maae Buddha statue in granodiorite of the Mesozoic Cretaceous period, which is concerned about stability as a standing stone cultural property located in ◯◯-dong, Gyeongsangbuk-do. For stability analysis, three-dimensional face mapping, geological properties of joints, three-dimensional scanning, ultrasonic velocity, polarization microscopy, electron microscopy analysis and XRD analysis were performed. In addition, the safety factor of the Maaebul was calculated by analyzing the damage status investigation, stereographic projection analysis, rock classification, and limit equilibrium analysis. The types and scales of damage and possible collapse by section depend on the degree of weathering of the rock and the orientation and characteristics of the joints, but wedge-failure and toppling-failure are expected to be small-scale. The safety factor of Maaebul in dry and wet conditions is less than 1.2, so stability is concerned. The types of damage were mainly observed, such as exfoliation, cracking, granular decomposition, and vegetation growth. The Maaebul rock is granodiorite, and the surface discoloration materials are K, Fe, and Mg. The 4 sets of joints are developed, J1 is tensile joint and the others are shear joint. The uniaxial compressive strength estimated by ultrasonic exploration is 514kgf/cm2, which corresponds to most soft rocks and some weathered rocks. Rock classification(RMR) is estimated to be grade 5, very poor rock mass. These technique along with the existing methods of safety diagnosis of cultural properties are expected to be a reasonable tool for objective interpretation and stability review of stone cultural properties.