• 화약ㆍ발파
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• 제31권2호
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• pp.40-49
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• 2013

터널 막장전방의 지반조건을 예측하는데 굴절법 탄성파탐사가 주를 이루어 왔으나, 최근에는 탄성파탐사 기기 및 기법의 발전에 힘입어 시추공을 이용한 토모그래피 등이 활발히 적용되고 있다. 본 논문은 TSP (Tunnel Seismic Prediction) 탐사장비를 이용하여 막장전방의 지반조건을 예측함으로써 암질 변화구간이나 단층, 파쇄대등 지질이상대를 파악하여 터널 굴착 시 시공 및 안정상의 문제점을 예방하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$-${\bigcirc}{\bigcirc}$ 도로개설현장에서 적용된 TSP탐사에 의한 터널전방의 지질이상대를 파악한 사례로 막장탐사 방법의 타당성을 살펴보고자 하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.34-40
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• 2008

수중 탄성파 굴절법 탐사는 최신 해석 방법들과 함께 호주 연안지역의 천부해양탐사와 지질공학적인 조사에 중요한 기여를 하고 있다. 일련의 사례연구들은 호주의 다양한 지역에서 도하(river crossing)나 항구 기반시설 사업들에 적용된 연속적이고 정적인(static) USR 방법들의 최근 응용들을 보여주고 있다. 시드니에서 수행된 바닥에 설치하는 수신기를 이용한 정적인 USR과 시추공 탄성파 영상은 Land Cove강을 가로지르는 터널공사의 위험을 줄일 수 있는 개선된 지질공학적인 모델들을 개발하는데 도움이 되었다. 멜버른에서는 일반적인 부머(boomer)를 이용한 반사법탐사와 송신원, 수신기를 바닥 근처에 설치한 연속적인 USR의 결과를 결합하여 지하의 다양하게 풍화된 현무암 흐름(flow)에 대해 더 잘 알 수 있었으며, Geelong 항구에서 항로 개선을 위한 준설작업 평가에 도움을 주었다. 연속적인 USR과 넓은 간격을 가지고 설치된 시추공의 정보에 의한 모래(sand)의 품질 평가는 Brisbane 항구의 간척 개발에 이용 가능한 모래 자원의 상업적 결정을 내리는데 도움이 되었다. 호주 연안의 퇴적층에는 낮은 속도의 매질 안에 수평 방향으로 발달이 제한되고, 높은 속도를 가진 덮개층(cap layer)의 특성을 가진 땅속에 묻혀있는 산호초(reef)와 단단한 층들이 존재한다 만약 이러한 특징들을 인식하지 않으면 깊은 곳에 존재하는 굴절면의 심도 결정에 큰 오차를 가져 올 수 있다. Fremantal 부근 앞바다의 제안된 파이프 라인 루트를 따라 얻은 연속적인 USR 자료에 파면 eikonal 토모그라피를 이용한 진보된 굴절파탐사 역산을 적용한 결과 이들 층들과 그 밑에 존재하는 기반암의 굴절면이 정확하게 영상화되었다. 정적인 USR과 위와 동일한 해석 방법이 깊은 Piling을 필요로 하는 새로운 정박 장소로 제안된 서부 호주의 북쪽 지역에서 물속의 퇴적층과 경화층들 밑에 존재하는 화강암 표토를 영상화하는데 사용되었다. 이 결과를 통해 piling을 위해 좀 더 좋은 지역들을 발견할 수 있었으며 전체적인 파일(pile) 길이를 줄일 수 있었다. USR은 경제 성장이 지속되고 더 나은 해석법들의 개발됨에 따라 호주 연안 지역의 천부해양탐사나 지반조사에 많이 쓰일 것으로 예상된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.95-100
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• 2006

울산단층의 지하구조를 확인하기 위하여 울산시 농소읍 부근에서 750 m의 측선을 따라 탄성파 자료를 획득하였다. 5 kg의 해머를 지표에 비스듬히 설치된 알루미늄 플레이트에 타격하여 P파와 S파를 동시에 발생시켰으며, 3 m 간격의 10 Hz 3성분 지오폰 16개로 수신하였다. P파 굴절파 자료는 토모그래피 방식으로 역산하였으며, 반사파 자료는 통상적인 처리과정에 경사경로시차보정, 구조보정 등의 과정을 추가하였다. P파 굴절파로부터 구한 속도정보와 S파 및 P파 반사파 중합단면을 해석하여 4개 층을 구분하였다. 상부로부터 각 층의 P파 속도는 $300{\sim}1100\;m/s$, $1100{\sim}1700\;m/s$, $1700{\sim}2700\;m/s$, 2700 m/s 이상이고, 상부 3개 층의 두께는 각각 평균 3.9 m, 5.9 m, 4.4 m 정도이다. S파 중합단면은 10 m 이내의 지질구조 규명에 효과적이었다.

• 지구물리
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• 제5권2호
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• pp.153-161
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• 2002

한반도 지각규모 굴절법 조사를 위한 발파 예정지를 결정하기 위하여, 충남 서산의 간척지 2 곳에서 탄성파 굴절법을 실시하여 지하 속도구조를 규명하였다. 골재 채취장과 이 곳에서 동쪽으로 약 2km 지점에 위치한 매립된 논에서 24채널 2m 간격의 굴절법 조사를 각각 46m 씩 실시하였다. 토모 그래피 역산법을 이용하여 구한 속도단면은 골재 채취장에서 속도 3,900m/s 이상의 신선한 기반암이 6m 정도의 깊이에 위치하여 이상적인 발파 장소로 판단된다. 그러나 매립된 논에서는 기반암의 풍화 정도가 상대적으로 심하고, 풍화대 하부의 기반암 속도도 2,400 m/s 정도로 낮은 편이며, 15m 정도로 깊게 위치하고 있어서 골재 채취장보다 이상적인 장소가 아닌 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.339-352
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• 2016

지하 매질의 물리적인 성질을 정확히 평가하기 위한 가장 일반적인 방법은 해당 지점에서 시추하여 채취한 암편을 대상으로 해석한 지질공학적인 실내시험 결과와 시추공 안에 삽입한 탐사 기구를 통해 얻은 지구물리학적인 자료를 함께 복합적으로 해석하는 것이다. 이 연구에서는 충북 증평의 지질학습장으로 예정된 시험부지 중의 한 곳에서 시추공 탐사 대신 수집한 지표 탄성파탐사(굴절법 및 표면파법) 자료로부터 얻은 P파 및 S파 속도구조와 이를 토대로 작성된 포아송 비 단면을 통해 노두에 좁은 폭으로 드러난 암석 환경(적색퇴적암, 회색화산암, 풍화 화산암) 및 접촉선에서 관찰된 단열, 파쇄대가 확인되는지 알아보았다. 또한 탐사 지역에 주로 분포하는 회색 화산암과 적색 퇴적암을 대상으로 지표지질 조사와 실내 지질공학 실험을 수행하였다. 탐사자료에서 평가된 동적 탄성계수 영률은 지질공학 자료의 정적 탄성계수보다 높았다. 실내 시험에서 회색화산암에 비해 공극률이 작고 함수비가 작은 것으로 평가된 적색퇴적암은 추가적으로 건기와 우기에 실시한 전기탐사(비저항 및 자연전위) 결과에서 건우기와 관계없이 상대적으로 전기비저항이 높고 그 변화 폭이 매우 작은 영역으로 확인되었다. 특히 높은 함수비와 공극률을 갖는 풍화된 회색 화산암과 함께 접촉선에서 좁게 발달한 단열 파쇄대가 우기 때의 충전율을 높이는 열린 통로의 역할을 한 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.615-623
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• 2010

굴절법 탄성파탐사는 직접파와 임계굴절파를 이용하여 지하의 속도구조를 파악하는 지구물리탐사방법이다. GRM은 해석기법 중의 하나로서 수개의 정방향 및 역방향 발파의 주행시간을 이용하여 경사면은 물론 저속도층이나 얇은 층과 같은 숨은 층 하부에 대한 정보까지 제공한다. 이 연구에서는 5~7점 발파가 수행된 후 실내 자료처리 작업이 진행되는 일발적인 조사와 달리, 신축부지의 터파기 과정 및 시추자료에서 해석된 풍화대/기반암의 2층 구조를 대상으로 현장에서 간단히 양단발파 자료만을 가지고 엑셀 기반의 GRM을 적용시켜 풍화대와 기반암의 경계면을 신속히 파악할 수 있는지 살펴보았다. 이 방법의 적용효과와 계산의 신뢰도를 확인하기 위해 정사각과 속도대비 변화에 따른 각 모형에 대한 적용성을 검토한 결과 각각 최대 약 $30^{\circ}C$의 경사와 최대 0.6의 속도대비가 되는 경계면을 해석할 수 있는 것으로 나타났다. 청주화강암체에 대한 실제 현장탐사에서 해석된 기반암까지의 깊이는 시추자료 및 SPS 검층 자료에서 도출된 연암 상부의 표면과 잘 상관되었다. 실제 현장에서 기반암까지의 깊이를 간편한 엑셀-GRM을 이용하여 신속히 추정할 수 있다는 점에서 기반암의 깊이가 심하게 변하지 않은 좁은 지역에서의 풍화대 조사 및 이에 따른 저비용의 탐사설계에 일정한 역할을 할 것으로 보인다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.99-104
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• 2009

본 연구에서는 천부 토양층의 2차원 불균질 S파 단면을 결정하기 위해 천부 굴절법 탐사로부터 얻은 SH파 자료에 대한 파형역산 기법을 제안한다. 2차원 매질에서 SH파의 전파를 모사하기 위해 2.5차원 파동 방정식을 사용한다. 합성탄성파를 계산하기 위해 공간축으로 4차, 시간축으로 2차 근사한 staggered grid 유한차분법을 사용하여 파동 방정식을 푼다. 계산된 파형과 측정 파형의 잔여오차로 정의되는 목적함수를 하이브리드 발견적 탐색기법에 의해 최소화한다. 2차원 지하구조 모형은 각기 다른 심도 경계면을 갖는 블록과 블록 내부의 S파 속도에 의해 매개화한다. 수치실험은 암영층파 불규칙한 경계를 갖는 모델에 대해 백색잡음을 추가한 합성 SH파 자료를 이용하여 수행하였다. 지표 굴절법 자료로부터 암영층을 포함한 구조를 적절한 계산시간 내에 영상화할 수 있었다

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.24-30
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• 2010

본 연구는 시간차 탄성파 탐사에 대한 천부지하구조의 영향을 분석하기 위해 반복적인 수치모형실험을 이용하였다. 수치 실험의 목적은 Otway 분지에 있는 Naylor 지역에서 $CO_2$ 격리를 목적으로 수행 된 현장 실험에서 관찰된 주요한 산란파들을 재생성하는 것이다. 특히, 수포화도를 변화시켜 가면서 상부토양과 심부의 주름진 점토/석회암 경계면의 탄성 성질들의 변화를 관찰하였다. 이러한 실험을 통해서 건기 빛 우기 계절에 행해진 측정치를 모사하였고, 계절의 변화가 탄성파 측정에 미치는 영향을 비반복성 관점에서 평가하였다. 이 영향들에 대한 정량화와 각각의 기여도를 측정하기 위해서 탄성파 파동방정식을 이용한 수치모델링이 수행되었다. 수치모델링 결과는 천부의 점토/석회암의 주름진 경계면에서의 상대적으로 간단한 분산 효과등이 시간차 탐사에 대한 상당한 영향을 미침을 보여주었다. 또한, 상부 토양에서의 포화도의 변화는 심지어 심부의 주름진 경계면보다도 더 탄성파 신호에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있다. 현장에서 측정된 반복된 (시간차) 2차원 탄성파탐사 자료들 사이의 정규화원 RMS(Root-mean-square) 차이와 수치적으로 계산된 차이와의 전체적인 일치는 더 많은 연구가 필요함을 알 수 있다. 향후 진행될 연구는 micro VSP 배영과 매우 조밀한 굴절법 탐사를 이용해서 풍화 지역의 탄성 성질을 현장에서 측정하는 것이다. 본 연구의 결과는 중풍이냐 호주와 같이 카르스트 지형으로 생산에 어려움이 따르는 지역의 석유 생산 영상화와 같은 $CO_2$ 지중격리와 상관이 없는 분야에도 효과가 있을 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권4호
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• pp.357-363
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• 2010

이 연구에서는 많은 양의 공룡알 화석이 발견된 경기도 송산면 고정리의 시화호 남측 간척지내에 위치한 공룡생태박물관 건립부지의 $350{\times}750\;m^2$ 구역에서 탄성파 굴절법 탐사, 시추, 그리고 시추공에서 하향식 탄성파 탐사로 이루어지는 지질조사를 통해 부지내 기반암과 그 위에 쌓인 갯벌의 분포와 특성을 파악하였다. 전체 6,950 m 길이의 11개 측선에서 해머를 파원으로 이용하여 탄성파 굴절법 자료를 획득하여 역산으로 지질구조를 구하였다. 5개의 지점에서 지표에서 기반암까지 시추를 하였으며 이때 시료를 채취하여 입도분석 등을 통해 퇴적물을 분류하였으며 일부 시료에서 갯벌의 진화과정을 밝히기 위해 연대측정을 하였다. 2개 시추공에서 지층시료를 회수한 후에 해머를 음원으로 이용하여 깊이에 따라 탄성파의 속도를 측정하였다. 조사지역의 지질은 지표에서 아래로 갯벌, 풍화토, 그리고 기반암의 구조로 나타난다. 갯벌퇴적층과 풍화토층의 두께는 각각 5 ~ 12 m와 2 ~ 8 m이다. 기반암은 중생대 백악기 퇴적암층으로 해석되며 조사지역내에서 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 얕게 분포하는 경향이 있다. 조사구역을 피복하고 있는 갯벌퇴적층과 풍화층의 부피는 약 140만 $m^3$, 무게는 350만 ton으로 계산된다. 조사지역에서 해수면 상승속도는 0.1 ~ 0.15 cm/yr로 추정되는데 이 값은 8,000년전 이후의 느린 해수면 상승속도를 반영한다고 볼 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.108-113
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• 2006

일반적인 물리탐사기법은 도심지 내에서 구조물, 전도성 지하매설물, 차량 등 인공 잡음으로 인하여 그 적용성에 많은 제약을 받는다. 특히 이 과업은 철도가 운행 중인 철로 하부의 지반 정보의 획득을 목적으로 하는데, 이를 위한 일반적인 물리탐사 적용이 어려웠으며 그 대안으로 선형배열 상시진동 탄성파탐사를 적용하였다. 상시진동 탐사(mircotremor survey)기법에는 철로를 운행하는 기차와 주변 도로의 차량에 의한 진동이 오히려 양호한 송신원으로 활용 될 수 있다. 선형배열 상시진동 탐사기법에서는 일반적인 굴절법 장비를 이용하여 일상적인 진동을 기록하고, 파동장의 변환을 수행하여 표면파의 분산곡선을 얻는다. 이후 발췌한 분산곡선에 대한 반복적인 수치모델링을 통하여 전단파 속도를 구한다. 이 과업에서는 기존 철로를 따라 하부의 터널심도까지의 전단파 속도를 전체 터널구간에 대하여 얻기 위하여 40 m 간격으로 선형배열을 이동하면서 자료를 획득하였다. 측선상의 시추를 통하여 회수한 코어를 이용한 실내시험을 통한 RMR 의 구성요소 중 하나인 일축압축강도와 전단파 속도와의 높은 상관관계를 확인하여 RMR이 전단파 속도와 연관성이 있음을 유추할 수 있었다. 시추공에서 수행한 SPS 검층에서 획득한 전단파 속도와 RMR의 비교한 결과 전단파 속도와 RMR이 높은 상관관계에 있음을 확인할 수 있었다. 상시진동 탐사기법을 통하여 획득한 전단파 속도 역시 RMR과의 양호한 상관관계를 나타냄을 알 수 있었다. 이러한 상관관계를 이용하여 도심지 철도터널 전체 구간에서 터널 설계시 필수적인 암반분류를 위한 RMR 추정이 가능하였다.