• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.301-315
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• 2001

본 연구에서는 최근 5년간 국내 각 지역에서 채취한 802개의 절리면 시료에 대하여 전단시험을 실시하여 얻은 결과를 이용하여, 절리면의 여러 공학적 성질들을 조사, 연구하였다. 절리면 전단시험에서 얻어진 최대마찰각 및 잔류마찰각을 지체구조별, 암종별로 분류하고 통계적으로 구하였으며, Barton의 전단강도식의 입력변수인 JRC, JCS를 측정하고 Barton식의 적용성에 대해서도 검토하였다. 그 결과 설계의 기초자료로 활용할 수 있는 지역별, 주요 암종별 최대마찰각, 잔류마찰각을 제시하였다. 또한, JRC, JCS, 수직응력에 따른 마찰각과 전단강성 및 팽창각의 변화를 분석하였다. 마지막으로, Barton의 식에서 구한 이론적 전단강도와 이 실험에서 얻어진 전단강도를 비교한 결과, Barton의 경험식은 높은 상관도로 암석 절리면 전단강도를 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.229-238
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• 2002

본 연구에서는 절리면 거칠기를 정량적으로 산출하기 위하여 표면 거칠기 계수, Rs를 이용한 측정방법을 제안하고, 이를 바탕으로 절리면 거칠기가 절리면 전단강도에 미치는 영향을 제시하였다. 제시된 Rs를 이용하여 새로운 절리면 전단강도 모델을 제안하였다. 연구 결과, 표면 거칠기 계수인 Rs는 암반의 절리면 거칠기를 정량적으로 표현할 수 있는 유용한 방법이 될 수 있음을 알 수 있었다. Rs에 의한 암코아 규모의 절리면 거칠기 측정에는 최대 측정간격으로 2mm, 최소 측정 길이로 5cm가 적당하나, 이를 대규모의 현장 절리면에 확대 적용하기 위해서는 변동규모(scale of fluctuation), $\delta_u$를 도입하여야 한다. 절리면 거칠기가 작은 경우, 전단강도는 절리면에서의 미끄러짐으로 유발되었으나, 거친 절리면에서의 전단강도는 거칠기의 일부분이 파괴됨으로 인하여 발생됨을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.319-327
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• 2010

19개의 절리면에 대해 레이저 스캐너를 이용하여 형상을 측정한 후, 각 절리면의 30개 단면에 대하여 절리 거칠기 계수(Joint Roughness Coefficient)를 계산하였다. JRC 값은 단면의 위치에 따라 매우 큰 차이를 보이고 있으나 3개의 단면에서 측정된 JRC의 평균값은 절리면 전체의 JRC 평균값을 잘 대표할 수 있을 것으로 판단된다. 9개의 절리면에 대해서 석고를 이용한 복제 시료를 제작하여 절리면 전단시험을 실시하였다. 최대마찰각(${\phi}_p$)은 JRC의 평균값과 ${\phi}_p=41.037+1.046JRC$의 직선의 관계를 보인다. 그러나 절리면 전단시험에서 측정된 전단강도는 절리면에서 측정된 JRC의 평균값을 사용하여 Barton의 관계식에서 추정된 전단강도보다 상당한 오차를 보여, 절리면 전단시험에서 역산된 $JRC_R$과 JRC의 관계를 $JRC_R=f{\cdot}JRC$로 정의하고 회귀분석하여 수정계수 $f=3.15JRC^{-0.5}$를 도출하였고, 이 수정계수를 적용하여 Barton의 전단강도 관계식을 ${\tau}={\sigma}_n{\cdot}tan(3.15JRC^{0.5}{\bullet}{\log}_{10}\frac{JCS}{{\sigma}_n}+{\phi}_b)$로 수정하여 제안하였다. 이 관계식은 강도가 비교적 낮고 연성의 특성을 보이는 풍화암이나 연암의 절리면 전단강도 추정에 적용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제17권3호
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• pp.186-196
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• 2007

본 연구에서는 거칠기와 수직응력이 절리면의 전단거동에 미치는 영향을 검토하기 위하여 30개의 자연암반 절리 시료를 대상으로 실험을 실시하였다. 3차원 레이저 거칠기 측정장치를 이용하여 절리면의 거칠기 정보를 측정하였으며, 시료들의 거칠기에 따라 10개씩 세 가지 그룹으로 분류하였다. 다음으로 수직응력을 다섯 단계로 변화시켜가며 전단실험을 실시함으로써 최대전단강도, 잔류전단강도, 전단강성, 팽창특성 등을 조사하였다. 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 최대전단강도는 증가하였으며, 거칠기가 최대전단강도에 미치는 영향은 수직응력이 작은 경우에 더욱 크게 나타났다. 또한 절리면의 거칠기가 증가할수록 잔류전단강도도 점차 증가하였다. 전단강성은 거칠기 및 수직응력이 커짐에 따라 증가하는 것으로 나타났으나, 팽창각은 수직응력이 증가할수록 감소하였고, 동일한 수직응력하에서는 절리면의 거칠기가 커질수록 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.5-12
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• 2023

본 연구에서는 암석절리면의 전단강도를 예측하기 위한 기존 여러 모델들에 대해서 조사하고 관련 문제점을 제시함과 더불어 문제점 극복을 위해 새롭게 제안된 모델에 대해서 소개한다. 많은 실험적 결과에 따르면 암석 절리면에서의 전단강도는 절리돌기 각도, 압축강도, 작용 수직응력, 마찰각 및 절리돌기 점착강도, 절리돌기의 점진적 손상을 포함한 많은 복합요인에 따라 달라짐에도 불구하고 기존 강도예측 모델은 이러한 요소들을 충분히 고려하지 못한 점이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 Son(2020)은 새로운 절리면 전단강도 예측모델을 개발하고 그 신뢰성을 실험결과 및 기존 모델과 비교하여 확인한 바 있다. 본 논문에서는 개발모델을 이용하여 절리면 전단강도에 영향을 미치는 여러 요소들에 대해서 조사하고 그 결과를 비교분석 하였다. 본 연구를 통해서 암석절리면 전단강도에 영향을 미치는 요소들에 대하여 보다 자세히 파악할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.203-211
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• 2013

법선응력 수준과 초기 절리면 거칠기를 고려하여 절리면의 전단거동 특성을 고찰하였다. 절리면 전단강도는 순차적으로 법선응력을 증가시키는 다단계 전단시험을 수행하여 측정하였다. 일정한 법선응력 구간에서의 다단계 전단시험을 반복적으로 수행하여 전단파괴 기준선을 산출하였으며, 기준선의 순차적인 변화양상을 고찰하여 전단강도정수인 점착력과 마찰각의 2가지 변화 형태를 도출하였다: type 1 - 점착력 감소 및 마찰각 감소, type 2 - 점착력 감소 및 마찰각 증가. 편마암, 화강암 및 셰일의 3가지 암종별 전단강도정수 변화양상을 고찰하였으며, 순차적 전단거동 과정에서 절리면의 초기 거칠기가 전단강도 변화에 미치는 영향도 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.401-412
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• 2013

전단거동에 의한 절리면의 거칠기 변화가 전단강도에 미치는 영향을 조사하기 위하여 절리면 강도가 상이한 편마암, 화강암 및 셰일 시료를 이용하여 순차적 다단계 전단시험을 수행하였다. 시험단계별로 절리면 프로파일의 고도를 측정하여 거칠기 계수를 산정하고 미세 거칠기 빈도 변화를 조사하였다. 거칠기 감쇠에 대한 최적의 거칠기 계수를 산정하여 반복된 전단거동에 의한 순차적 거칠기 감쇠특성을 고찰하였다. 전단강도식을 산정하여 점착력과 마찰각의 차별적 변화양상을 도출하였으며, 표면 거칠기의 마모, 파쇄 및 재형성에 의한 미세 거칠기 빈도변화를 조사하여 강도계수 변화의 원인적 요인을 분석하였다. 또한, 미세 거칠기 변화양상이 전단강도에 미치는 영향을 절리면 강도를 고려하여 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.169-179
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• 2003

암석의 절리면 전단강도의 이방성을 연구하기 위하여 인공절리면을 형성한 시편에 대한 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 즉 낮은 수직응력 상태에서 전단 방향에 따른 전단강도, 전단강성 및 마찰각을 구하기 위한 실험을 실시하였다 그 결과 낮은 수직응력하에서 전단 강도 및 강성은 전단 방향에 따라 이방성을 보이며, 특히 수직응력 2.45 MPa미만에서 뚜렷하였다. 그리고 수직응력이 증가할수록 절리면의 이방성 효과는 감소하였다. 따라서 낮은 수직응력 하에서 전단강도 및 강성값을 보다 정확히 구하기 위해서 Barton의 식에 전단방향을 고려한 보정함수 F(a)를 반영하여 새로이 수정식을 제안한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.99-106
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• 1990

신선한 화강암의 절리면에 물유리계 융액형 약액이 충전되었을 때 이 충전 물질이 전단강도에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 충전물질은 25% 물유리계 용액형 약액을 사용하였으며, 사용된 시료는 균일한 거칠기의 절리면을 가지는 화강암 시편을 제작하여 Hoek에 의해 만들어진 현장, 또는 실내에서 쓰이는 직접전단시험기를 사용하여 실험하였다. 충전되지 않은 불연속면에서의 전단강도는 직접적으로 암석과 암석의 접촉면에서 발생하게 되고, 약액으로 충전된 불연속면에서의 전단응력-변형곡선은 암석과 암석이 직접 접촉하기 전에 충전물질의 변형이 발생한 다음 암석과 암석이 암석의 접촉면에서 전단파괴가 발생하게 된다. 따라서 최대전단강도에 이를 때의 변위는 약액으로 충전되었을 때 더 커지게 됨을 알 수 있었다. 임의의 수직하중하에서 수평하중이 증가하게 되면 충전되지 않은 불연속면에서는 빠르게 최대전단강도에 도달하게 되며 그 이후 잔류 전단강도로 떨어지게 된다. 그러나, 충전된 불연속면에서는 내부마찰각이 감소되고, 최대전단강도와 잔류전단강도의 차이는 거의 없었다. 또한 충천두께가 커질수록 단위전단강성(unit shear stiffness, Ks)값도 감소되는 것을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.113-121
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• 2012

본 연구에서는 부산시 금정구 금정산 일대에서 채취한 단층비지대의 공학적 특성을 여러 형태의 절리모형실험을 통하여 파악하였다. 이 지역은 양산단층과 동래단층과 같은 주요 대규모 단층과 부수적인 소규모 단층이 다수 분포하고 있어, 이 지역의 시추공 중 이러한 단층을 관통한 시추공에서 단층비지 및 흑운모 화강암 절리 시료를 추출하여 실내 실험에 사용하였다. 우선 단층비지대의 광물학적 특성을 파악하기 위한 XRD 및 SEM 분석에서는 단층비지대가 수분 함유에 따른 급격한 전단강도 감소를 예측할 수 있는 판상구조의 점토광물인 kaolinite, montmorillonite, illite, sericite으로 이루어져 있는 것으로 파악되었다. 단층비지에 대한 전단강도 특성은 비지 자체의 전단강도 측정과 단층비지를 충전한 여러 형태의 자연 및 인공절리면에 대한 절리면의 전단강도 측정으로 구하였다. 실험 결과, 단층비지가 충전된 절리면은 충전물질이 없는 절리면보다 급격한 전단강도의 감소가 발생하였으며, 단층비지의 내부 마찰각보다 절리면 사이에 충전된 단층비지의 마찰각이 더욱 낮게 측정되었다. 이러한 실험 결과는 암반과 접하고 있는 단층비지의 전단 특성은 단층비지 자체가 가진 전단강도보다 더욱 작은 값을 가지기 때문에 암반 구조물의 안정성을 저해하는 요소로 작용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.