Weathering is defined as a process by which surface rock, once formed in the deep ground, is broken down and altered to keep the equilibrium with the ambient environment. In this study granitic rock samples of different weathering grades were collected in the field and the microscopic observation, X-ray diffraction analysis, electron microscopic observation, chemical analysis, and rock property tests were carried out. Formation of secondary minerals, especially clay minerals, by weathering was identified and the mechanism for the change of engineering properties such as rock strength degradation was analyzed. Tunnel model test, Failure behaviour, Shallow tunnel, Unsupproted tunnel length.
This study shows the weathering characteristics of mica-schist affected by faulting and metamorphism through laboratory tests. Frozen-thaw test, which simulate the physical-chemical weathering processes in the laboratory, shows the important influence of foliation developed in mica-schist, resulting in $20{\sim}40%$ reduction of UCS according to weathering grade of rock. Slaking durability test was carried out for different weathering grade rock specimens and indicated that the specimens from fault area had a low durability index compared to other relatively fresh samples. XRD analysis allowed to estimate the dynamic evolution of mineral composition through wet-dry cycle in which the chlorite was the most important mineral leached out during slaking test. The creep test indicated that the main deformation produced along the foliation plane. The compacted clay minerals between discontinuity planes influence on the discontinuity shearing properties and result in a big difference between peak shear strength and residual strength. The results of laboratory tests on mica-schist show the possibility of a important deformation along the foliation plane or discontinuity.
Journal of the Korean association of regional geographers
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v.9
no.4
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pp.534-545
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2003
The main purpose of this paper is to describe the granitic regolith and frost creep phenomena in Daegwanryung area in order to demonstrate the relationship of the weathered materials and the surrounding surface, in order to point out that the characteristics of this particular complex of granitic regolith most closely resemble those of soil frost creep phenomena formed elsewhere under periglacial conditions. For this study, the writer has clarified their structure and its associated milieux, with a group of methods and techniques, field survey, micro-morphological analysis, granulometry of weathered materials etc. Such facies of granitic regolith in situ with silty heterometric materials and micas are prone to be deformed by cryo-suction as well as deep freezing. It was probably formed by cryogenic activity, or frost creep in the periglacial climate of a very cold and humid condition.
A study on the weathering grade classification has been performed for granite and granite gneiss in Korea. The qualitative classification criteria of weathering were reviewed and then modified with field studies for the weathered rock masses. The thin section observations and XRD analyses for the different weathering grades rock samples showed the petrographical and petrophysical difference with respect to the weathering : the proportion of weathering-resistant minerals suck at quartz and orthoclase has a tendency to increase with the development of weathering, but that of weathering-sensible minerals such as anorthite and biotite is decreased. The ranges of physical and mechanical rock properties for different weathering grades were obtained from the laboratory rock tests and field tests for the studied rocks. And then, along with $RDI_{sq}$(Fookes et al., 1988), the weathering index $I_{a}$, (Woo, 2003) has been developed in this study to demarcate the weathering grade. Those two indices rely mainly on the water absorption ratio of rock and on the different rock strength. The range of these weathering indices have been determined with the physical and mechanical rock properties that can be obtained from simple field or laboratory tests in 4 grades $I_{a}$> 7 for F, 3.5 < $I_{a}$ < 10 for SW, 1.0 $I_{a}$< 6.0 for MW and $I_{a}$< 2.5 for HW. Consequently, the weathering index could be utilized to classify quantitatively the rock weathering grade, especially for the studied granites and the granite gneiss in Korea.
다덕 광산 폐석내 섬아연석과 함망간탄산염 광물의 풍화현상과 그에 따른 중금속의 거동을 조사 하였다. 섬아연석은 풍화초기에 극미립 산화철의 망상구조 집합체로 교대되었으며, 후기에는 자연황이 용해중인 섬아연석과 산화철 집합체 사이에 침전되었다. 산화철 집합체에는 As가 다량 함유되어 있다. 능망간석와 함망간 방해석은 함아연산화망간의 망상구조 집합체로 교대되었으며, 함망간방해서과 함아연산화망간 사이에는 스미소나이트가 침전되었다. 선택적 용해외 X선회절분석을 이용하여 감정한 결과, 함아연산화망간은 헤테롤라이트/하이드로헤테롤라이트인 것으로 판명되었다. Zn의 일부는 규산과 결합하여 입간 공극에 월레마이트로 침전되었다. 풍화 초기에 형성되는 극미립 산화철 및 함아연산화망간의 치밀한 망상 집합체는 풍화용액의 순환을 차단하여, 모광물의 풍화 반응을 지체시키는 지화학적 장벽 역할을 하였다. 이에 따라 망상구조 내에 조성된 국지적 미환경하에서 풍화중간산물들이 침전되었다. 이상의 연구 결과로 다음과 같은 사항을 추론할 수 있다. 섬아연석의 Fe와 함망간탄산염의 Mn은 각각 산화철과 산화망간으로 침전되어 산성화에 기여하였다. 폐광석 더미내 As의 활동도는 저결정질 산화철에의 흡착에 의해 조절되며, Zn의 활동도는 미소환경조건에 따라 하이드로헤테롤라이트/헤테롤라이트, 스미소나이트, 월레마이트 등의 다양한 이차광물의 용해도에 의하여 조절된다.
효율적인 방제전략 수립 지원시스템 개발의 일환으로 환경민감정보 기반 실시간 유출유 확산예측 시스템과 피해위험도 예측시스템을 연계한 해양오염 방제지원시스템을 개발하였다. 실시간 유출유 확산예측시스템에서는 실시간 바람과 실시간 해수유동을 기반으로 유출유의 이동을 계산하고, 유출유 특성에 따라 해상 유출유의 풍화작용을 모델링하여 유출유의 잔류량 및 확산분포를 계산한다. 유출유 확산 예측의 실시간 바람은 국립환경연구원의 실시간 기상모델 결과를 FTP를 이용하여 실시간으로 연계하여 활용하며, 실시간 해수유동으로서 조류는 수치모델결과와 검조소 관측결과의 결합을 통해 실시간 조석을 예측하는 CHARRY (Current by Harmonic Response to the Reference Yardstick) 모델을 이용하여 예측하고, 실시간 취송류는 바람과 취송류간의 상관관계와 반응함수를 이용하여 예측한다. 실시간 해수유동을 따라 이동하면서 풍화되는 유출유의 풍화작용은 유출유 특성에 따라 결정된 감소율을 적용하여 모델링한다. 본 시스템은 이와 같은 정보를 ESI(Environmental Sensitivity Index) 및 방제자원 정보와 통합하여 종합적으로 제공함으로써 방제전략 수립을 지원한다.
공주군 유구면 일대의 화강암질 편마암의 풍화작용에 따른 원소의 거동과 pH와 이차광물과의 관계를 XRF, ICP-AES, ICP-MS를 이용한 원소분석결과를 통하여 검토하였다. 이 지역의 암석은 pH6 내외의 산성환경, 침철석, 아나타제와 같은 다양한 이차광물을 생성하면서 심각한 화학조성의 변화를 초래했다. 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 토양층에서 79~88로 모암 중의 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 캐올리광물의 생성이 활발한 방향으로 풍화작용이 진행되었다. 지표층으로 가면서 Al에 대한 주 원소의 거동은 Si, Ca, Na, K, P가 감소하고 Fe, Ti, Mn이 증가하는 경향을 보이며 pH가 낮은 풍화단면에서 주 원소의 변화량이 더 크다. 이 풍화대에서 Mg은 거의 일정하다. Li, As 모든 전이원소는 pH가 감소함에 따라 증가하며 특히 이들 원소는 Fe의 함량과 비례해서 증가해 침철석과 공침하였거나 표면에 흡착되어 있는 것으로 보인다. Ga은 Fe와 비례하기는 하지만 변화량은 전 풍화단면에서 일정하다. Zr, Mo, Sn, Cd은 pH에 변화에 상관없이 일정한 반면에 Rb, Sr, Ba, Y, Pb, Th, U 등은 감소하는 경향을 보인다. 특히 Rb 과 Sr은 Ca에 비례해서 감소한다. 희토류원소는 전 풍화단면에서 감소하는 경향을 보이는데 $Al_2$$O_3$에 대한 상대적인 변화량을 보면 경희토류원소는 사프롤라이트(saprolite)하부와 상부에서 부화되어 있고 중부 사프롤라이트와 토양층에서 감소하는 반면에 중희토류원소는 사프롤라이트 하부와 상부에서 감소하고 중부사프롤라이트 및 토양층에서 부화되는 경향을 보인다. 전반적으로 희토류원소의 원자번호가 클수록 손실율이 커진다. 이 풍화단면에서 원소의 거동은 각 풍화층의 pH와 생성된 이차광물의 조성에 지배를 받았다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.5
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pp.1754-1759
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2010
Because the stone cultural properties located outdoors, they have been altered and deteriorated in external appearance due to environmental factors such as acid rain, extreme change in temperature, and salts. Damage to stone cultural properties is accelerated particularly due to recent industrial development and environmental pollution. An experimental study was conducted to evaluate the effect of environmental contaminants(sea water and air pollutants such as, $SO_2$, NO, $CO_2$) on the weathering of granite. And as part of the developing of conservation method, $TiO_2$ catalyst was prepared and tested. After expose a granite to sea water and air pollutants, the mineral compositions of the tested granite surface were lower then that of the fresh granite. And absorption capacity of the weathered granite was steadily increased. From these results, it was expected that granite could be weathered by sea water and air pollutants. For the $TiO_2$ coated granite, absorption capacity was slightly enhanced compared to the $TiO_2$ non-coated granite. Therefore, the $TiO_2$ coating method tested in this study considered to be a viable method to assist in the conservation of granite from environmental contaminants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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