이 연구는 남원에서 채취한 화강암의 해수에 의한 풍화환경에서 기계적 풍화를 비교하여 관계를 명확하게 하는 것이다. 석재 사인과 건설현장에서의 풍화암에 대한 지질학적 연구는 암반의 화학적, 물리적 특성의 변화에 따라 다양하게 포괄적으로 연구되고 있다. 인공풍화 실험은 해수에 의한 풍화의 환경과 정도를 제어하기 위해 풍화의 정도와 풍화 환경을 제어한다. 해수에 의한 풍화가 진행될수록 풍화도가 증가하는데, 이는 비중, 흡수율, 공극율, 단축압축 강도, P-파 속도, 내구성, 간접인장 강도, 마찰각 등의 변화에 의해 알 수 있다. 해수에 의한 응력변형률 곡선의 변화는 담수에 의한 응력 변형률 곡선과 많은 차이를 보인다. 그러한 이유는 인공풍화 실험에 의한 미세한 균열의 차이와 잠재적인 공극의 발달의 정도의 차이에 의한 것이다.
자연 상태에서의 물리적 풍화를 실험적으로 재현하기 위해서 동결-응해 시험을 실시하였다. 시험 과정에서 탄성파 속도, 흡수율, 무게 및 부피 변화 등의 물리적 성질을 측정하였으며, 시험 전 및 시험 종료 후에 일축압축시험을 실시하여 강도 및 탄성 계수의 변화도 조사하였다. 시료의 무게 및 부피 변화는 풍화의 진전 정도와 명확한 상관관계를 보이지 않았으나 탄성파 속도와 일축압축강도 및 탄성계수는 풍화가 진행되면서 감소함을 보였다. 시험 결과는 암반 사면의 장기적 안정성 평가에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
Steel is generally not corrosion resistant to water with formation of non protective rusts on its surface. Rusts are composed of iron oxides such as $Fe_3O_4$, $\alpha-$, $\beta-$, $\gamma-$and ${\delta}-FeOOH$. However, steel, particularly weathering steel containing small amounts of Cu, Ni and Cr etc., shows good corrosion resistance against rural, industrial or marine environment. Its corrosion rate is exceedingly small as compared with that of carbon steel. According to the exposure test results undertaken in outdoor environments, the atmospheric corrosion rate for weathering steel is only 1 mm for a century. Atmospheric corrosion for steels proceeds under alternate dry and wet conditions. Dry condition is encountered on steel surface on fine or cloudy days, and wet condition is on rainy or snowy days. The reason why weathering steel shows superior atmospheric corrosion resistance is due to formation of corrosion protective rusts on its surface under very thin water layer. The protective rusts are usually composed of two layer rusts; the upper layer is ${\gamma}-FeOOH$ termed as lepidocrocite, and inner layer is nano-particle ${\alpha}-FeOOH$ termed as goethite. This paper is aimed at elucidating the atmospheric corrosion mechanism for steel in comparison with corrosion in bulky water environment by use of empirical data.The summary is as follows: 1. No corrosion protective rusts are formed on steel in bulky water. 2. Atmospheric corrosion for steel is the corrosion under wetting and drying conditions. Corrosion and passivation occur alternately on steel surface. Steel, particularly weathering steel with small amounts of alloying elements such as Cu, Ni and Cr etc. enhances forming corrosion protective rusts by passivation.
본 연구는 경상북도 구미시 천생산 지역에서 발달하는 타포니를 대상으로 암석의 풍화 과정 및 타포니의 형성 과정을 분석하고 있다. 연구지역의 타포니 발달은 조립질 퇴적암인 역암과 역질사암에서 발생빈도가 높으며 타포니의 발생은 역의 이탈 및 박리가 발생한 지점에서부터 시작되는 것으로 추정된다. 지형적으로 산지의 남사면 암석 노출지에서 타포니의 집중적 발달이 관찰되는데, 이는 겨울철 기계적 풍화와 여름철 화학적 풍화의 진행이 상대적으로 높은 환경적 조건에 따른 것으로 해석된다. 타포니가 발달한 암석 표면에서 측정한 함수율의 분포 특성은 타포니 발생 지점이 주변에 비해 높은 함수율을 명확히 보여주고 있어 암석 내의 수분은 어떤 기제로든 타포니 발생에 상당한 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 타포니 내에서 확인되는 풍화 침전물 및 이차광물에 관한 분석은 후속 연구로 현재 진행 중에 있다.
경상남도 남해군 상주리 금산 정상부에 분포하는 나마를 대상으로 형태를 분류하고 지형발달을 조사하였다. 나마의 분포 밀도는 인접한 해안에서 공급되는 염으로 인해 해안과 변하는 암괴들에서 높았다. 또한 나마내 수분값은 나마의 형태에 따라 분포가 달라지며, 나마 바닥에서 높고 바깥쪽에서 가장 낮았다. 화강암과 같은 결정질 기반암에서 나마가 탁월하게 형성되며, 장석류의 풍화로 석영이 탈락하면서 공동이 발생한다. 나마는 성장하면서 주변 나마와 병합하여 확대된다. 나마의 형성속도는 0.04mn/y로서 초기보다 시간이 지나면서 느려졌다. 풍화속도의 계측 결과는 나마가 과거의 유물지형이나 지중풍화 기원이라기보다 현재에도 형성되고 성장, 확대되고 있음을 지시한다.
Slope stability is an important issue ill civil engineering works or in open pit mines where both economy and efficiency is required. These are the long-term stability problems which depend on the change of physical properties under a certain weather condition. These can also result in progress of weathering which can change mechanical or hydro-geological properties of rock mass considerably. In this study, weathering in nature was simulated by freeze-thaw test and Soxhlet test which represent mechanical and chemical weathering respectively. Measured were elastic wave velocities, absorption rate, volume change. Uniaxial compression strengths before and after the weathering tests were also measured. The change in weight and volume of the specimens were not clearly related to the weathering process, but P, S wave velocities were clearly decreased as weathering progresses. For some class of rocks, P-wave velocity was increased probably because of the saturation due to improved connectivity of the pre-existing pores. Based on the test results, stability of the slopes were analyzed using FLAC$\^$2D/. Due to the reduced strength parameters, the factors of safety were decreased for the selected sites.
노출된 비탈면은 시간에 따른 풍화도가 암반의 공학적인 성질과 비탈면의 안정성에 주요한 영향을 미치게 된다. 풍화는 시간의 경과에 따라 암석을 토양으로 점진적으로 변화시키며, 이로 인한 암석의 물리적, 화학적, 역학적인 변화는 비탈면의 공학적인 안정에 영향을 미친다. 그러나 비탈면의 풍화도를 객관적으로 평가할 수 있는 방법은 많지 않은 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 암석의 풍화특성을 규명하기 위해 충북지역에 분포하고 있는 화강암과 편마암, 셰일을 대상으로 풍화 단계별로 시료를 채취하고 조성광물과 조직의 변화 등을 조사하였으며, 이들 암석에 대해 동결융해시험을 이용하여 인공풍화를 유발시켜 공극률, 흡수율 등의 변화를 정량적으로 고찰하였다. 또한 박스프랙탈차원($D_B$)을 통해 인공풍화에 따른 미세균열의 변화를 평가하였다. 광물학적분석을 통해 풍화에 기인한 구성광물의 변화상과 2차광물의 생성, 미세균열의 발달을 관찰하였다. 실험결과를 통하여 풍화도에 대한 광물학적, 화학적, 공학적 평가는 암종에 따른 풍화특성과 원인을 분석하고 물성의 저하를 비교적 정량적으로 평가할 수 있는 방법론을 제시하고 규명하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
Fault rate of RCD is increasing due to deterioration and long period usage in domestic. According to Korean standards, the RCDs are installed in panel boards. When RCDs are installed at outdoor, the RCDs must be protected from uv, water etc. by using the housing. However, many RCDs are exposed to the external environment. As a results, many RCDs have malfunctions so that cause the electrical accidents. The RCDs manufactured by four makes were used as the sample to weathering test. Futhermore, those were analyzed the ingredients of RCD'S using SEM, EDX and FT-IR/TAR before and after weathering test.
사암과 안산암에 대한 풍화특성을 살펴보기 위하여 동결융해 반복시험을 실시한 후, 두 암석에 대한 중량 감소율, 탄성파속도, 일축압축강도 등의 물성 변화를 측정하였다. 중량 변화의 경우 두 암석 모두에서 동결 융해 반복 횟수가 증가함에 중량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 안산암에서는 중량 감소 경향이 시험편에 따라 매우 불규칙하게 나타났다. 탄성파속도 변화에 있어서 사암은 5%이상의 감소 경향을 보였으며, 안산암은 동결융해 반복시험 500 사이클까지 탄성파속도 변화가 거의 없다가 1000 사이클부터 5%이상의 감소 현상을 보였다. 이것은 안산암이 비교적 풍화에 강한 암석인 반면, 사암은 풍화받기 쉬운 암석인 것을 의미한다. 또한 안산암의 탄성파속도 변화 양상은 안산암의 중량 변화와 일치한다. 사암의 일축압축시험 결과에서 일축압축강도는 동결융해 반복시험 초기 사이클 구간에서 미미한 강도저하를 보이다 64 사이클부터는 불규칙한 경향을 나타냈다. 결과적으로, 중량 감소가 적은 암석 시험편일수록 강도저하율도 작게 나타났다.
This dissertation is a basic research on the degradation of rocks and aims at clarifying the relations between the progression of degree of weathering and the variation of chemical composition. The author wants to make clear the degradation of rocks and the process of formation of sedimentary rocks from a standpoint of elucidation of migration of elements. This study is considered to be significant not only as a part of research on the distribution of earth crust materials but as the petrogenesis of rocks. The chemical studies on the weathered rocks have been started relatively early and there are not a few researches on them: Goldich, 1938; Harris, et al., 1966; Ruxton, 1968; Berner, et al., 1982; Kanuss, 1983; Lasaga, 1984; Siagel, 1984. The degree of migration of elements in weathering is the composite result of various factors. Because, at the present time, it is difficult to clarify the individual and composite effects of each factor theoretically and quanititatively, we must accumulate empirical data and use them relatively. In such consideration the author acquired some data of chemical weathering from the chemical analysis of granitic and basaltic rocks in and around Fukuoka city, Japan and granitic rocks in and around Chonju and Iri cities, Korea. Because both rock types studied can be considered as representative materials of acidic and basic rocks compsing the earth crust, it is significant to examine the phenomena of weathering of both rock types. The following results are obtained from the analysis and examinations of chemical compositions of the original and weathered rocks. The loss rate of major elements has no uniformity, but the following relation holds in general; Ca, Na> K, Si> Mg> Fe, Al. As weathering proceeds, the ratio of $Al_2O_3/CaO$ shows increasing phenomena, and that of $Na_2O/CaO$ decreasing. The range of migration of composition is broad in basaltic rocks but narrow in granitic rocks. The reason is that the chemical weathering of basaltic rocks progresses more easily than that of granitic rocks. The chemical weathering potenitial index of basaltic rocks in larger than that of granitic rocks. The reason is that the chemical weathering of basaltic rocks proceeds more easily than that of granitic rocks. In weathering, the decrease of mobile cations such as $Ca^{2+}$, $Na^{2+}$, $Mg^{2+}$ and the increase of $H_2O$ in basaltic rocks are more obvious than in granitic rocks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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