극지는 학문적인 가치뿐만 아니라 무한한 자원의 공급처로서 각광받고 있는 추세이다. 극지와 극지 암석의 암석역학적 특성을 이해하기 위하여 남극대륙의 암석을 포함하여 극지 환경 조건에서 진행된 암석의 물성 변화에 관한 연구를 살펴보았다. 남극대륙은 바람이 매우 강하고 지구상에서 가장 기온이 낮으며 건조한 지역이다. 남극 현지 암석의 심도별 온도분포를 조사한 연구에서는 지표면과 가까운 얕은 심도에서는 동결-융해 과정이 반복되는 한편, 특정 깊이 이하에서는 항상 $0^{\circ}C$ 미만의 온도 분포를 나타내는 것으로 보고 하였다. 현지 암석의 온도분포와 대기 온도를 비교해 보았을 경우 상당한 차이를 나타내었다. 남극 사면의 기후에 의한 풍화정도를 알아보기 위하여 슈미트 반발경도와 taffoni의 분포를 조사한 연구가 있다. 그리고 실내 실험을 통해 암석 시료를 동결-융해 과정을 반복하여 풍화시킨 후 쇼어경도, 일축압축강도 등을 측정한 결과 동결-융해 횟수가 증가할수록 암석의 강도가 저하됨을 보고한 사례가 있다. 향후 극지암석에 대한 보다 상세한 암석역학적 물성 시험과 풍화에 관한 실내시험결과를 현장 암석의 물성변화에 적용시키는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
One of the most general methods that can evaluate the rippability is the seismic exploration. However, most field engineers have hardly used the seismic exploration. Instead of using the seismic exploration, they have usually used rock hammer and naked eyes to confirm the degree of rippability for soil, ripping rock and blasting rock. Therefore, to excavate the ground rationally, it is required to establish a quantitative criterion that can be used for distinguishing rippability. In this study, we find out the characteristics of rock strength through laboratory and field tests. The weathering condition of rock exposed to air due to excavation of soil layer and the variation of rock strength caused by weathering were investigated. A relationship between rock strength values that are obtained from uniaxial compression test, slaking durability test, point load test, schmidt hammer test and absorption ratio test is analyzed. The relationship is expressed in a form of equation by which we can evaluate the rock strengths obtained from simple laboratory and field tests. To evaluate rippability in a reasonable manner, a quantitative approach is proposed and a check list of rippability is developed based on the proposed methodology. It is recommended to modify the proposed method for evaluation of rippability in the field.
Several vermiculite deposits occur as the alteration product from phlogopite in ultramafic rock, in the Hongseong and Cheongyang area, South Korea. Some quarries show well-defined weathering profile. Samples collected from those quarries were examined by XRD and chemistry to define a vertical variations in mineralogy and chemistry of the weathering profile developed on ultramafic rocks. The analysis by X-ray diffractometry showed that mineral compositions changed continuously as depth of profile increasing, the vermiculite-the phlogopite/vermiculite interstratified-the phlogopite. Chemical analysis of bulk samples in altered zone revealed that regardless of composition and kinds of mineral in the rock, there are significant increase of MgO, CaO and $H_2O$, and decrease of K as depth of profile decrease reflecting the characteristics in vermiculitization. Also, there was a tendency that weathering indicies of each sample horizon change gradually with increasing depth. This tendency can be explained as variations of degree of vermiculitization. The regular changes of mineralogical and chemical composition in vertical profile suggest that weathering is the most important process in vermiculitization in this area.
연구대상 사면에 대해 정밀한 현장조사 및 안정성 검토를 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 연구 대상 사면의 붕괴 원인은 암석 자체의 풍화, 근본적으로 내재해 있는 단층, 과다한 발파로 인한 균열 등이 복합적으로 작용하여 발생된 것으로 판단된다. 2. 해석 결과 연구 대상 사면은 평면파괴의 우려가 있는 것으로 나타났다. 3. 한계평형해석 결과를 이용하여 보강력을 결정하였다. 4. 보강대책으로는 Rock Anchor, Rock Bolt, 구배완화를 비교 검토한 결과 구배완화가 연구 대상 사면에 가장 적합한 공법이라고 판단되었다.
Chemical weathering processes related with mineralogical characters and ground water condition are very essential engineering problems in soluble rock masses. Detailed geological mapping were performed and 8 samples were collected from the 2 formations including various rock faces to deduce the possibility of the limestone cavity formation and their mechanism. Petrological descriptions and various petro-mineralogical experiments such as XRD analysis, clay mineral analysis, absorptivity test, impurity analysis were conducted to evaluate the cavity making processes. Laboratory solubility test for rock specimen were also carried out under the strong acid (pH=1) condition. From the experimental data and geological mapping data, it is found that the formation of limestone cavities in limestones are strongly related with geological structures such as beddings, cleavages and the contents of impurities rather than CaCO$_3$contents. In case of dolomites, rock textures, grain size, amounts and types of clay minerals as well as geological structures are major controlling factors of cavity forming processes
The writer intended to observe the relative mobility of elements in weathering process of granite, on the outskirts of IRI city at Jeollabukdo KOREA. He analysed fresh granites and weathered ones of Hwang-Dung granite mass and had following conclusions by the triangular diagrams and the oxidized variation diagrams of the analysis. 1) The increasing phenomena of $H_2O$ observed clearly in early and late stage of weathering processes. 2) Granites was weathered by physical weathering in early stage, and it was weathered by chemical weathering in late stage. 3) The ratio of $FeO/Fe_2O_3$, FeO/MgO, and $SiO_2/Al_2O_3$ decreased uniformly from early to late stage of weathering processes. 4) It was proved that weathering potential of granite was larger than that of basaltic rock. 5) The order of mobility in major elements was Ca, Na, K>Si>Mg>Fe, Al.
Stone-cultural-properties, distributed In the area, have been investigated and studied on the characteristics and the rock phases in the geological and conservational point of view. Stone-Buddhas in the area can be subdivided into Maebul-, General -, and Massive rock-types according to their styles. The rocks used in these stone-cultural-properties are mainly massive, coarse grained biotite granite of the Jurassic age, which is widely distributed around the Reckon-gun area. However, quartz-feldspathic banded gneiss, marble, phyllite and hornblendite are also used. These rocks are mainly distributed in the Yongin-gun area. This suggests that the rocks used. These rocks are strongly influenced by chemical weathering so that the rock surface is very irregular with $2\~3mm$ relief. Biotite granite used shows generally weathered surface of brown color due to chemical weathering of feldspars. Moss are pervasive partly on the surface to show black and/or green colors. The strong weathering may induce secondarily to appear the igneous lineation, onion-structure, and/or minor cracks latent in the rocks. The cultural properties In the area are relatively well conserved except Maebuls and one(Duchangri 3-story) pagoda. However, one stone-buddha may be grinded recently by machine to take off the weathered surface resulting in the loss of its age and the original detailed shape. For conservation, they must be scientifically considered on the shape, kind of the rock phase and characteristics of the weathered phenomena.
나주동문외석당간(보물 제49호)은 심한 풍화에 의해 많이 훼손되어 있다. 이 연구의 목적은 풍화양상을 분석하여 그 요인을 파악하여 보존대책 수립의 기본 자료를 구축하는데 있다. 이 석당간을 이루고 있는 암석은 중립 내지 조립질의 흑운모화강암이며, 이 암석은 주위에 비교적 넓게 분포하고 있는 중생대의 흑운모화강암체로부터 채취한 것으로 판단된다. 이 암석을 이루고 있는 주 구성광물은 석영, 사장석, 알칼리 장석 및 흑운모 등이다. 이 암석의 표면은 심한 풍화에 의해 전체적으로 입자박락과 표면박리가 잘 발달되어 있다. 또한 풍화, 오염물 그리고 철띠의 산화물 등의 영향에 의해 붉게 또는 검게 변색되어 있는 곳이 많다. 암석 표면은 전체적으로 유기물에 의해 피복되어 있다. 띠로 사용된 철의 부식물은 부분적으로 산화철 또는 수산화철로 재침전되어 표면을 피복하기도 한다. 훼손양상으로 중요한 것들은 입자박락, 표면박리, 균열, 흑화현상 및 부재들의 모서리 부분의 파손 등을 들 수 있다. 이들은 주로 풍화, 철 부식물의 영향, 유기물의 피복, 구조적 불안정 및 충격 등의 요인에 의한 것으로 판단된다. 전체적으로 볼 때 구조적으로 약간 불안정하며 풍화에 의한 균열이 계속 진행되고 있는 것으로 판단되어 이에 대한 대책이 필요하다고 생각된다.
암석에서의 풍화 및 투수성은 방사성폐기물 지하동굴처분 및 암반구조물의 안정성 확보 및 장기적 관리측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 이들 암석의 풍화 및 투수성은 암석의 내 구조 특성에 따라 크게 영향을 받는다. 즉 암석 내부의 공극, 미소 크랙 등의 양적 정도에 의해 풍화가 빨리 진행되기도 한다. 또한 암석 내부구조의 양적 평가는 그 암석의 풍화 정도를 정량적으로 평가할 수 있는 수단이 되기도 한다. 따라서 암석의 내부구조를 3치원적으로 정확하게 파악한다는 것은 암반구조물의 장기적 관리 측면에서 매우 중요하다고 하겠다. 이 연구는 국내 신선한 화강암과 풍화된 화강암을 대상으로 X선 CT촬영을 실시하여 3차원으로 공극의 분포를 분석하였다. 분석 결과는 암석 내부의 공극의 분포와 공극률을 잘 표현하고 있다.
Usually, cut-slope is the term that call rock slope. Therefore, the cause of instability of cut-slope is influenced generally in lithological and structure geological qualities including weathering disintegration. Through the several case studies, we could confirm that stabilization countermeasure also should be based in geological properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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