Evaluating Shear Wave Velocity of Rock Specimen Through Compressional Wave Velocities Obtained from FFRC and Ultrasonic Velocity Methods

Using shear wave velocity is more reasonable to estimate strength and integrity of rock compared with using compressional wave. It is often ambiguous to pick the dominant frequency caused by torsional wave when evaluating $V_S$ of rock specimen from FFRC method. It is also sometimes ambiguous to pick the first arrival point of S wave compared with P wave in the signals acquired from ultrasonic velocity method. Otherwise, the procedure of evaluating $V_P$ using ultrasonic velocity method and $V_L$ using FFRC method is relatively stable. Through the relationship between elastic modulus, poisson's ratio and $V_S$ can be obtained from $V_P$, $V_L$. Applicability was checked using model specimens having different material property and length and rock specimens sampled in mine area, and usefulness of proposed procedure was verified.

양단자유공진주 및 초음파속도법으로 획득한 압축파 속도를 이용한 암석시편의 전단파 속도 도출

암석의 강도 및 건전성 평가에 있어 전단파를 사용하는 것이 압축파에 비해 높은 신뢰성과 정확도를 제공한다. 암편의 $V_S$ 도출을 위해 양단자유공진주기법을 수행할 시 비틀림파에 의한 공진주파수를 구분해야 하나 쉽지 않은 상황이 자주 발생한다. 또한, 초음파속도기법에서는 P파에 비해 S파 도달 시점이 모호하여 암편의 $V_S$를 객관적으로 산출하는 것이 쉽지 않다. 반면에 초음파 속도법을 통해서는 $V_P$ 값을, 양단자유공진주기법을 통해서는 $V_L$ 값을 안정적으로 획득할 수 있는데 탄성계수간의 관계식을 이용하여 포아송비를 계산할 수 있게 되며 $V_S$ 값을 산출할 수 있다. 알루미늄, 모노캐스트 등 다른 재질과 다른 길이를 가지는 모형 시편을 이용하여 검증 실험을 수행하였고 국내 여러 지역에서 채취한 암석시편에 대해서 제안된 방법을 적용하여 본 결과 제안된 방법의 유용함을 확인할 수 있었다.