Evaluation for Rock Cleavage Using Distributional Characteristics of Microcracks and Brazilian Tensile Strengths

The characteristics of the Brazilian tensile strengths(σ_t) parallel to the rock cleavages in Jurassic granite from Geochang were analysed. The evaluation for the six directions of rock cleavages was performed using the parameter values on microcrack length and the above strength. The strength values of the five test specimens belonging to each direction were classified into five groups. The strength values of these five groups increase in order of group A < B < C < D < E. The close dependence between the above microcrack and strength was derived. The analysis results of this study are summarized as follows. First, the chart showing the variation and characteristics of strength among the three rock cleavages were made. In the above chart, the strength values of six directions belonging to each group were arranged in order of rift(R1 and R2), grain(G1 and G2) and hardway(H1 and H2). The strength distribution lines of the five groups concentrate in the direction of R1. And the widths among the above five lines indicating strength difference(Δσ_t) are the most narrowest in R1 direction. From the related chart, the variation characteristics among the two directions forming each rock cleavage were derived. G2(2)-test specimen shows higher value and lower value of the difference in strength compared to the case of G1(1)-test specimen. These kinds of phenomena are the same as the case between the test specimen H2(2) and H1(1). The strength characteristics of the above test specimens (2) suggest lower microcrack density value and higher degree of uniformity in the distribution of microcracks arrayed parallel to the loading direction compared to those of test specimens (1). The six strength values belonging to each group were arranged in increasing order in the above chart. The strength values of the test specimens belonging to both group D and E appear in order of R1 < R2 < G1 < H1 < G2 < H2. Therefore, the strength values of group D and E can be indicator values for evaluating the six directions of rock cleavages. Second, the correlation chart between slope angle(θ) and strength difference(Δσ_t) were made. The values of the above two parameters were obtained from the five strength distribution lines connecting between the two directions. From the chart related to rift plane(G1-H1, R'), grain plane(R1-H2, G') and hardway plane(R2-G2, H'), the slope values of linear functions increase in order of R'(0.391) < G'(0.470) < H'(0.485). Among three planes, the charts related to hardway plane show the highest distribution density among the five groups. From the related chart for rift(R1-R2, R), grain(G1-G2, G) and hardway(H1-H2, H), the slope values of linear functions increase in order of rift(0.407) < hardway(0.453) < grain(0.460). Among three rock cleavages, the charts related to rift show the highest frequency of groups belonging to the lower region. Taken together, the width of distribution of the slope angle among the three planes and three rock cleavages increase in order of H' < G < R' < R < G' < H. Third, the correlation analysis among the parameters related to microcrack length and the tensile strengths was performed. These parameters may include frequency(N), total length(Lt), mean length(Lm), median length(Lmed) and density(ρ). The correlation charts among individual parameters on the above microcrack(X) and corresponding five levels of tensile strengths for the five groups(Y) were made. From the five kinds of correlation charts, the values of correlation coefficients(R²) increase along with the five levels of strengths. The mean values of the five correlation coefficients from each chart increase in order of 0.22(N) < 0.34(Lt) < 0.38(ρ) < 0.57(Lmed) < 0.58(Lm). Fourth, the correlation chart among the corresponding maximum strength for group E(X) and the above five parameters(Y) were made. From the related chart, the values of correlation coefficient increase in order of 0.61(N) < 0.81(Lt) < 0.87(ρ) < 0.93(Lm) < 0.96(Lmed). The two parameters that have the highest correlations are median length with maximum strength. Through the above correlation analysis between microcrack and strength, the credibility for the results from this study can be enhanced.

미세균열과 압열인장강도의 분포 특성을 이용한 결의 평가

거창지역의 쥬라기 화강암에서 발달하는 결과 평행한 압열인장강도(σ_t)의 특성을 분석하였다. 여섯 방향의 결에 대한 평가는 미세균열의 길이와 위의 강도에 대한 파라미터의 값을 이용하여 수행하였다. 각 방향에 속하는 다섯 시험편의 강도값은 다섯 그룹으로 분류하였다. 이들 다섯 그룹의 강도값은 그룹 A < B < C < D < E의 순으로 증가한다. 위의 미세균열과 강도 사이의 밀접한 상관성을 도출하였다. 이 연구의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 3개 결 사이의 강도의 변화 및 특성을 보여 주는 도면을 작성하였다. 위의 도면에서는, 각 그룹에 속하는 여섯 방향의 강도값을 1번 결(리프트 1 및 리프트 2), 2번 결(그레인 1 및 그레인 2) 그리고 3번 결(하드웨이 1 및 하드웨이 2)의 순으로 배열하였다. 다섯 그룹의 강도분포선은 R1의 방향에 집중한다. 그래서 강도차(Δσ_t)를 지시하는 위의 다섯 선 사이의 폭은 R1 방향에서 가장 협소하다. 관련 도면으로부터, 각 결을 형성하는 두 방향 사이의 변화 특성을 도출하였다. 그레인 2(2)-시험편은 그레인 1(1)-시험편에 비하여 보다 높은 강도값 그리고 보다 낮은 강도차값을 보여 준다. 이러한 현상은 시험편 H2(2)와 H1(1) 사이의 사례와 부합한다. 위의 시험편 (2)의 강도 특성은 시험편 (1)에 비하여 보다 낮은 미세균열의 밀도 그리고 하중 방향에 평행 배열하는 미세균열의 분포에 있어서의 보다 높은 균일도를 시사한다. 위의 도면에서는 각 그룹에 속하는 여섯 강도값이 증가하는 순으로 배열하였다. 그룹 D 및 E 양쪽에 속하는 시험편의 강도값은 R1 < R2 < G1 < H1 < G2 < H2의 순으로 나타난다. 따라서, 그룹 D 및 E의 강도값은 여섯 방향의 결의 평가를 위한 지시자값이 될 수 있다. 둘째, 경사각(θ)과 강도차 사이의 상관도를 작성하였다. 위의 두 파라미터의 값은 두 방향 사이를 연결하는 다섯 강도분포선을 통하여 획득하였다. 일번 면(그레인 1-하드웨이 1, R'), 2번 면(리프트 1-하드웨이 2, G') 및 3번 면(리프트 2-그레인 2, H')과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R'(0.391) < G'(0.470) < H'(0.485)의 순으로 증가한다. 3개 면 중에서, 3번 면과 관련된 도면은 다섯 그룹 사이의 가장 높은 분포밀도를 보여 준다. 1번 결(리프트 1-리프트 2, R), 2번 결(그레인 1-그레인 2, G) 및 3번 결(하드웨이 1-하드웨이 2, H)과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R(0.407) < H(0.453) < G(0.460)의 순으로 증가한다. 3개 결 중에서, 일번 결과 관련된 도면은 하부 구간에 속하는 그룹의 가장 높은 빈도수를 보여 준다. 종합하면, 3개 면 · 3개 결 사이의 경사각의 분포 폭은 H' < G < R' < R < G' < H의 순으로 증가한다. 섯째, 미세균열의 길이와 관련된 파라미터 그리고 인장강도 사이의 상관성 분석을 수행하였다. 이들 파라미터는 빈도수(N), 총 길이(Lt), 평균 길이(Lm), 중앙 길이(Lmed) 및 밀도(ρ)를 포함할 수 있다. 위의 미세균열에 대한 개개 파라미터(X) 그리고 다섯 그룹에 해당하는 다섯 수준의 인장강도(Y) 사이의 상관도를 작성하였다. 다섯 종류의 상관도로부터, 상관계수의 값(R²)은 다섯 수준의 강도와 함께 증가한다. 각 도면으로부터 도출한 다섯 상관계수의 평균값은 0.22(N) < 0.34(Lt) < 0.38(ρ) < 0.57(Lmed) < 0.58(Lm)의 순으로 증가한다. 넷째, 그룹 E에 해당하는 최대강도(X) 그리고 위의 다섯 파라미터(Y) 사이의 상관도를 작성하였다. 관련 도면으로부터, 상관계수의 값은 0.61(N) < 0.81(Lt) < 0.87(ρ) < 0.93(Lm) < 0.96(Lmed)의 순으로 증가한다. 가장 높은 상관성을 갖는 두 파라미터는 최대 강도와 함께 중앙 길이이다. 미세균열과 강도 사이의 상기 상관성 분석을 통하여, 이 연구에서 도출한 결과물에 대한 신뢰성을 제고할 수 있다.