• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.61-76
• /
• 2021

매년 기존 도로 터널의 개소 및 연장이 증가하는 만큼 시공 중 붕락 및 융기사고가 빈번하게 발생하고 있다. 터널 사고 중 붕괴가 주를 이루어 상대적으로 융기와 관련된 연구가 미흡한 상태이다. 이에 터널 하부를 보강하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나, 터널 바닥부 곡률에 대한 분석이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 바닥부 곡률은 물론이고, 토피가 큰 응회암 변질대에 위치한 터널의 상부 해석영역 높이 및 측압계수가 안정성에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 살펴보았다. 해석 결과 전반적으로 바닥부 곡률이 커질수록, 측압계수가 작을수록, 상부 해석영역이 높을수록 터널의 안정성이 증가하는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.39-52
• /
• 2012

일본 오이타현에 위치한 우스키 마애불상군은 12~14세기에 걸쳐 조성된 것으로 알려져 있으며 총 60여개의 석불군으로 이루어진 일본의 대표적인 석조문화재이다. 이 불상군을 이루는 기반암은 아소-4 화산쇄설암 층군에 포함되는 암회색 응회암이다. 이 석불군의 호키 I군과 후루조노를 대상으로 훼손지도를 작성한 결과, 호키 I군에서는 균열 약 121개, 염풍화로 인한 박락 19%, 흑색변색 5%, 생물학적 훼손 51%로 나타났고, 후루조노는 균열 약 48개, 염풍화로 인한 박락 24%, 생물학적 훼손 41%로 산출되었다. 암반에 균열이 집중적으로 분포하는 호키 I군에서는 사면안정성 평가를 통해 전체적으로 평면, 전도 및 쐐기파괴의 가능성이 확인되었다. 또한 초음파속도 측정을 수행한 결과, 애염명왕(기반암)은 1,520~2,794(평균 2,298)m/s를 보였으며, 동종암석으로 교체된 아미타여래좌상의 대좌(신부재)는 3,242~4,141(평균 3,813)m/s로 측정되어, 이들은 약 1,600m/s의 물성차이를 보였다. 따라서 적용 가능한 범위 내에서 균열, 공동, 탈락, 마모 및 박리박락 부분에 대한 보존처리 및 보강이 우선적으로 시행되어야 할 것이다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제37권
• /
• pp.285-307
• /
• 2004

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.