• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.615-626
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• 2021

The main objective of this study is to present a fast and reliable approach to predict the swelling potential of clay-bearing rocks. Investigations showed that there is a good correlation between the swelling potential of a rock and its desire to absorb water due to its clay content which could be measured using the "Contact Angle" test as one of the most common ways to determine the wettability. In this test, the angle between a water drop and the flat rock surface on which it rests is measured. The present method is very fast and returns repeatable results and requires minimal sample preparation. Only having a saw-cut surface of a sample with any shape is all one needs to perform this test. The logic behind this approach is that the swelling potential of a rock is a function of its mineral content and molecular structure, which are not only distributed in the bulk of the sample but also reflected on its surface. Therefore, to evaluate swelling behavior, it is not necessary to wait for a sample to get wet all the way to its "internal structure" (which, due to the low permeability of clay-bearing rocks, is very slow and time-consuming). Instead, one can have a good sense of swelling potential by studying its surface. Parametric studies on the effect of moisture content, porosity, and surface roughness on the contact angle measurements showed that using a saw-cut oven-dried sample is a convenient way to evaluate the swelling potential by this method.

• 한국광물학회지
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• 제30권2호
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• pp.71-81
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• 2017

회백색 응회암으로 구성된 경주 골굴암 마애불의 효과적인 보존처리를 위하여 구성암석의 특징과 보존처리제 적용에 따른 효과를 살펴보았다. 구성암석은 팽윤성 광물인 몬모릴로나이트를 3-5% 함유하고 있으며, 물과 반응 후 팽윤성 광물의 층간간격이 증가함을 보였다(1.54-2.69%). 에틸실리케이트 암석강화제를 적용한 후 시편의 표면 경도, 흡수율, 공극률 등의 물성은 향상되었으나 팽윤성 광물의 층간간격이 감소하였으며(4.23-12.12%), 팽윤성 광물의 함량이 많을수록 그 정도는 컸다. 팽윤저지제를 선 처리한 후 강화제를 적용하였을 때 물성은 강화제만을 처리하였을 때와 거의 유사한 결과를 보였다. 팽윤저지제만의 처리로는 팽윤성 광물의 층간간격이 거의 변화되지 않았으며, 팽윤저지제 처리 후 강화제를 처리하였을 때는 XRD 패턴에서 팽윤성 광물의 세기는 줄어들었으나 층간간격의 변화는 강화제만을 처리하였을 때와 유사하여 팽윤저지제의 효과는 거의 없었다(4.10-11.85%). 따라서 팽윤성 광물을 함유하고 있는 골굴암 마애불 구성암석을 강화시키기 위한 보존처리제로서 에틸실리케이트 계열의 암석강화제는 적절치 않으며 이를 보완하기 위해 사용한 팽윤저지제도 효과적이지 못하다. 우수의 접촉으로 구성광물이 팽윤되어 풍화가 급속히 진행되기 때문에 현재로서는 하부와 측면 등 풍화가 심한 부분에 우수접촉을 저지시키는 조치가 필요하다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.91-97
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• 2022

The cohesive non-swelling soil (CNS) cushion technology has been widely applied in the subgrade and slope improvement at expansive soil regions. However, the mechanism of the inhibition effect of the CNS layer on expansive soil (ES) has not been fully understood. We performed four outdoor model tests to further understand the inhibition effect, including different kinds of upper layer and thickness, under the unidirectional seepage condition. The swelling deformation, soil pressure, and electrical resistivity were constantly monitored during the saturation process. It is found that when a CNS layer covered the ES layer, the swelling deformation and electrical resistivity of the ES layer decreased significantly, especially the upper part. The inhibition effect of the CNS layer increases with the increase of CNS thickness. The distribution of vertical and lateral soil pressure also changed with the covering of a CNS layer. The electrical resistivity can be an effective index to describe the swelling deformation of ES layer and analyze the inhibition effect of the CNS layer. Overall, the CNS deadweight and the ion migration are the major factors that inhibit the swelling deformation of expansive soil.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.33-42
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• 1996

포항지역 이암의 풍화가 slaking및 흡수팽창에 기인됨을 인식하고, 3개 지점에서 채취한 이암시료를 대상으로 광물성분, slaking 및 팽창시험을 수행하였다. 또한 풍화로 인하여 열화된 이암의 잔류전단강도를 측정하였는데 역전식 잔류전단시험을 채택하였다. 시험결과, 각 이암시료의 광물성분은 석영과 점토광물이 대종을 이루고 있으며, 두번째 slaking cycle에서의 slake내구성 지수는 71%~96% 범위이고 암석분말시료의 액성한계가 높을수록 내구성지수는 떨어지는 경향을 보인다. 또한 팽창압력의 크기도 액성한계가 높은 시료에서 월등히 큰 9.4kg10m2로 측정되었으며, 이러한 경향은 팽창변형률(최대치 :33.5%)에서도 마찬가지로 나타났다. 이암의 잔류전 단강도는 건습반복회수가 증가될수록 감소되어 5회 건습반복후의 잔류강도는 c,=0.24kg/cm2, f,=28$^{\circ}$로 측정되었다. 그리고 습윤상태에서 이암-이암 경계면을 따라 측정한 잔류강도가 최저값인 cr=0 and or=21.5$^{\circ}$로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제2권3호
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• pp.191-202
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• 2010

The porosity (including the specific surface area and pore volume-diameter distribution) of montmorillonitic soft rock (MSR) was studied experimentally with an electrochemical treatment, based on which the change in porosity was further analyzed from the perspective of its electrokinetic potential (${\zeta}$ potential) and the isoelectric point of the electric double layer on the surface of the soft rock particles. The variation between the ${\zeta}$ potential and porosity was summarized, and used to demonstrate that the properties of softening, degradation in water, swelling, and disintegration of MSR can be modified by electrochemical treatment. The following conclusions were drawn. The specific surface area and total pore volume decreased, whereas the average pore diameter increased after electrochemical modification. The reduction in the specific surface area indicates a reduction in the dispersibility and swelling-shrinking of the clay minerals. After modification, the ${\zeta}$ potential of the soft rock was positive in the anodic zone, there was no isoelectric point, and the rock had lost its properties of softening, degradation in water, swelling, and disintegration. The ${\zeta}$ potential increased in the intermediate and cathodic zones, the isoelectric point was reduced or unchanged, and the rock properties are reduced. When the ${\zeta}$ potential is increased, the specific surface area and the total pore volume were reduced according to the negative exponent law, and the average pore diameter increased according to the exponent law.

• 광물과 암석
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• 제35권1호
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• pp.51-64
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• 2022

포항 금광동층 함식물화석층 암석의 효과적인 보존을 위하여 구성암석의 특징과 보존처리제 적용을 인공풍화시험을 통해 살펴보았다. 화석지 구성암석은 규조토성 규질이암으로 팽윤성 광물인 스멕타이트를 약간 함유하고 있으며, 엽층리가 발달되어 있다. 화석지 암석은 물과 반응 후 팽윤성 광물의 d₀₀₁ 층간간격이 증가하였다. 에틸실리케이트 암석강화제를 적용한 후 시편의 경도는 향상되었으나 팽윤성 광물의 층간간격은 감소하였다. 팽윤저지제를 선처리한 후 강화제를 처리하였을 때 광물 층간간격의 변화는 강화제만을 처리하였을 때와 유사하여 팽윤저지제의 효과는 거의 없었다. 보존약품이 처리된 암석에 수분이 닿았을 경우, 강화제 또는 팽윤저지제를 선처리한 후 강화제를 처리한 암석 모두 엽층리 간격이 확대되었으나, 습기만 접했을 때는 변화가 적었다. 또한 보존처리 후 노천에 그대로 위치하여 풍화를 받게 되면, 약품이 처리되지 않은 암석에 비해 약간 느리게 발생하기는 하지만, 매우 빠른 시간 내에 엽층리면의 분리와 암석의 분말화가 발생하는 결과를 보였다. 화석지 암석의 원활한 보존을 위해서는 보존약품의 처리가 필요하나, 강우를 접하고 동결융해과정을 거치면 그 효과는 매우 빠른 시간에 소멸되기 때문에 약품처리에 상관없이 암석에 직접적인 강우의 접촉을 막는 것이 우선적으로 요구된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권3호
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• pp.267-275
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• 2019

Tabriz is a large Iranian city and the capital of the East Azerbaijan province. The bed rock of this city is mainly consisted of marl layers. Marl layers have some outcrops in the northern and eastern parts of city that mainly belong to the Baghmisheh formation. Based on their colors, these marls are classified into three types: yellow, green, and gray marls. The city is developing toward its eastern side wherein various civil projects are under construction including tunnels, underground excavation, and high-rise building. In this regard, the swelling behavior assessment of these marls is of critical importance. Also, in lightweight structures with foundation pressure less than swelling pressure, several problems such as walls cracking and jamming of door and windows may occur. In the present study, physical properties and swelling behavior of Baghmisheh marls are investigated. According to the X-ray diffractometer (XRD) results, the marls are mainly composed of Illite, Kaolinite, Montmorillonite, and Chloride minerals. Type and content of clay minerals and initial void ratio have a decisive role in swelling behavior of these marls. The swelling potential of these marls was investigated using one-dimensional odometer apparatus under stress level up to 10 kPa. The results showed that yellow marls have high swelling potential and expansibility compared to the other marls. In addition, green and gray marls showed intermediate and low swelling potential and swelling pressure, respectively.

• 터널과지하공간
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• 제22권4호
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• pp.266-275
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• 2012

$CO_2$ 저장에 따른 암반 물성의 변화 분석은 지중저장소 정밀 모니터링을 위해 필수적인 요소로서 이에 대한 다양한 각도의 시험 수행과 모델링이 요구된다. 하지만 국내의 경우는 대부분 모델링 연구에 집중되고 있으며, 수치모델에서 필요로 하는 입력자료 대부분이 문헌에 기반을 둔 가정치를 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 실험실 규모의 $CO_2$ 주입 환경을 모사하는 기술을 고안하고, 초임계 $CO_2$와 반응하는 저류층 암반의 거동 분석을 위해 암석 시료를 이용한 역학적 물성 변화 위주의 실험실 시험을 실시하였다. 시험 대상은 저류층 내에서 덮개암 및 저장층 역할을 하는 셰일 및 사암으로 하였으며, 층간 결합력이 약해 팽창성이 높은 것으로 보고된 셰일에 대해서는 추가적으로 초임계 $CO_2$에 의한 팽창성을 검토 하고자 하였다. 반응 전 후의 변형 거동과 물성변화 관찰을 위해 파괴 및 비파괴 분석 시험을 실시하였다. 단축압축시험 결과 분석을 위해 균열닫힘, 균열개시, 불안정한 균열 성장 구간을 찾아서 검토하였으며, 선형탄성 구간에서의 탄성계수 및 포아송비를 비교 분석하였다. 그리고 비파괴 시험 중 탄성파 속도 측정 시험을 통하여 초임계 $CO_2$에 의한 암석 내부물성변화를 추정하였다. 실험결과, 초임계 $CO_2$ 및 염수, 물 등 반응 조건이 변화함에 따라 암석의 변형거동 양상은 크게 달랐으며 물성 변화도 관측되었다. 덮개암 역할을 하는 셰일의 경우 사암에 비해 반응조건에 따라 물성이 민감하게 변화하였는데 셰일의 이와 같은 특성은 저류층의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 앞으로 추가 실험을 통해 저류층의 지중저장 능력 및 안정성에 영향을 미치는 주요변수들의 상호관계를 규명하는데 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제37권6호
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• pp.26-38
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• 2021

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.193-198
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• 2012

본 연구는 밀양과 울산지역에 건설 중인 2개소의 도로현장을 택하여 현장시험을 통한 암석과 토사가 혼재되어 있는 경우에 대한 토량환산계수의 측정 및 단위중량의 변화 등을 검토한 것이다. 시험결과, 암석과 토사가 동등한 비율로 혼합한 경우에 최대 단위중량을 얻을 수 있었으며, 암석만의 경우와 비교한 결과 2개소의 현장에서 각각 19%와 18%의 단위중량이 증가되었다. L값은 표준품셈에서 제시된 값보다 4~11% 크게 나타났으나, C값은 약 13~20% 낮게 나타냄을 알 수 있었다. 이는 최근 다짐장비의 대형화 및 다짐작업의 합리화에 기인되는 현상이므로 토공작업에서 이에 대한 고려가 있어야 할 것으로 판단된다. 또한 운반 시 암석과 토사가 5:5로 혼합되었을 때 가장 높은 단위중량을 나타내어 유리한 조건이 됨을 알 수 있었다.