제 7 장 절리면의 거동특성.

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1 제 7 장 절리면의 거동특성

2 차 례 1. 개요 2. 절리면의 시험 3. 절리면의 거동을 지배하는 요소 4. 절리면의 전단강도식 5. 절리면의 거동해석 모델
6. 절리면의 거칠기 파라미터 Page  1

3 7.1 개 요 암석 절리 벽면강도 암석 거칠기 충전물 지하수 Page  1

4 7.1 개 요 벽면강도 Mohr-Coulomb 식 거칠기 Patton의 이중선형 강도식 충전물 Barton의 전단강도식 지하수
7.1 개 요 수직거동 벽면강도 Mohr-Coulomb 식 거칠기 Patton의 이중선형 강도식 전단거동 충전물 Barton의 전단강도식 지하수 … [절리면 거동] [절리면 거동 지배요소] [절리면 전단 강도식] Page  2

5 7.2 절리면의 시험 절리면의 수직거동 절리면의 수직변형-수직응력은 비선형 형태를 나타냄
수직응력이 증가할수록 절리의 수직변위 증가율은 작아짐 수직응력이 증가할수록 수직변위는 최대 닫힘변위( )에 점근 수직강성 : Page  3

6 절리면의 전단거동 직접 전단 시험장치 [휴대용 직접전단시험 장치 (ELE, 1993)]
[servo-control 직접 전단시험기] [휴대용 직접전단시험 장치 (ELE, 1993)] Page  4

7 절리면의 전단거동 시험 순서 [시료성형] [몰딩] [전단시험] Page  5

8 절리면의 전단거동 시험 경계조건 (Boundary condition) [일정 수직하중조건] [일정 수직변위조건]
Page  6

9 절리면의 전단거동 전단강성 : 팽창각 : Page  7

10 절리면의 전단강도 [매끄러운 절리면] [거친절리면] Page  8

11 절리면의 전단강도 i [거친절리면] Page  9

12 7.3 절리면의 거동을 지배하는 요소 절리면의 벽면강도 절리면의 거칠기 충전물 지하수 Page  10

13 절리면의 벽면강도 (joint wall compressive strength, JCS)
절리면 벽면강도 간이시험법(ISRM, 1981) 등급 특성 현장 간이 판별법 벽면강도 (MPa) R0 극히 약함 손톱자국이 남 R1 매우 약함 햄머의 뾰족한 끝으로 세게 쳐서 생긴 부스러기들을 주머니칼로 벗겨낼 수 있음 R2 약함 주머니칼로 어렵게 벗겨짐 햄머의 뾰족한 끝으로 세게 타격하면 얕게 패임 5.0-25 R3 보통 주머니칼로 긁히거나 벗겨지지 않음 햄머로 한번 세게 쳤을 때 부서지지 않음 25-50 R4 강함 햄머로 두 번 이상 타격해야 부서짐 50-100 R5 매우 감함 햄머로 수차례 타격해야 부서짐 R6 극히 강함 햄머로 타격할 경우 쪼아지기만 함 >250 Page  11

14 절리면의 벽면강도 (joint wall compressive strength, JCS)
① Page  12

15 절리면의 벽면강도 (joint wall compressive strength, JCS)
② Page  13

16 절리면의 벽면강도 (joint wall compressive strength, JCS)
③ 일축압축강도 (MPa) Page  14

17 절리면의 벽면강도 (joint wall compressive strength, JCS)
④ Average dispersion of strength for most rocks - MPa Page  14

18 절리면의 거칠기 거칠기(roughness) : [절리면 거칠기와 사면의 경사각] [1차 및 2차 돌출부]
절리면의 파형(waviness), 요철(uneveness), 돌출부(asperity)의 기하학적 표현 [절리면 거칠기와 사면의 경사각] [1차 및 2차 돌출부] Page  15

19 절리면의 거칠기 (a) 거칠기각 = 0 (a) 거칠기각 = i Page  16

20 충전물 인접한 절리 벽면 사이를 채우고 있는 물질 충전물의 종류
: 모래, 실트, 점토, 각력(breccia), 단층점토, 마일로나이트(mylonite) 충전물의 두께와 역학적 성질이 절리면의 전단강도 좌우 Page  17

21 지하수 : 유효수직응력(effective normal stress) Page  18

22 7.4 절리면의 전단강도식 Mohr-Coulomb 식 Patton의 이중선형 강도식 Jaeger 모델
Ladanyi and Archambault 모델 Barton의 전단강도식 Page  19

23 Mohr-Coulomb 식 Page  20

24 Patton의 이중선형 강도식 Page  21

25 Patton의 이중선형 강도식 전이응력 Page  22

26 Jaeger 모델 Page  23

27 Ladanyi and Archambault 모델
절리면의 마찰, 수직팽창성, 맞물림현상, 거칠기의 손상을 고려 : 절리 전체의 수평 투영면적에 대한 전단되어버린 돌출부의 비율 : 절리면 돌출부의 전단강도 : 정점전단응력에서의 수직팽창률 K1 = 1.5 K2 = 4 Page  24

28 Barton 의 전단강도식 : 절리면 거칠기 계수 : 절리면 압축강도 의 범위 : 3~100 Page  25

29 Barton 의 전단강도식 1. JRC 측정 경사시험 슈미트 햄머반발지수 R : 풍화되지 않은 건조한 시료의 반발지수
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30 2. JRC 및 JCS의 크기보정 거칠기 파괴성분(JCS/σ), 기하학적 성분 (JRC), 잔류마찰각 Φb 으로 구성
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31 3. JCS 추정 n : 현장 시험편의 크기, 0 : 실험실 시험편 크기
Ln : 현장 절리 길이, L0 : 실험실 시험편 길이 : 정점전단변위 3. JCS 추정 일축압축강도 슈미트 햄머반발지수 Page  28

32 7.5 절리면의 거동해석 모델 전체 전단거동 영역에 대한 응력-변형률 관계 (절리면의 구성법칙)
- 수치해석기법을 이용한 절리면 거동 모델링에 활용 선형거동 모델 Barton-Bandis 모델 Page  29

33 선형거동 모델 Coulomb의 마찰이론을 이용한 절리면 거동모델
[수직거동] [전단거동] Coulomb의 마찰이론을 이용한 절리면 거동모델 비교적 평탄한 절리면이나 이미 잔류거동에 도달하여 수직팽창이 거의 발생하지 않는 절리면의 해석에 적합함 Page  30

34 Barton-Bandis 모델 1. 절리의 수직거동 여기서 A, B, C, D = 상수 Page  31

35 2. 절리의 전단거동 (Mobilized JRC)
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36 2. 절리의 전단거동 (Mobilized JRC)
Barton-Bandis 모델 2. 절리의 전단거동 (Mobilized JRC) 절리면의 미끄러짐과 동시에 마찰저항 발생 JRCmob = 0 인 지점에서 수직팽창 발생 JRCmob / JRCpeak = 1시점에서 최대전단강도 발휘 정점전단변위 이후 JRCmob 와 수직팽창각 감소 전단변위가 충분히 크면 - JRCmob =0 , 전단강도=잔류전단강도 Page  32

37 7.6 절리면의 거칠기 파라미터 절리면 거칠기(JRC)의 정량화 방법
절리단면 형상의 높낮이 측정 방법 : profilometer를 이용한 본뜨기 : 절리면 형상의 그림자를 이용한 영상분석기 : 절리면의 고저를 측정하는 레이저측정기 [3차원 레이저 스캐너] [측정 결과] Page  33

38 JRC 산정을 위한 대표적인 파라미터 L : 전체구간 M : 총분할 갯수 y : 기준면에서 각 지점까지 거리
절리면 돌출부 평균기울기 구간 기울기의 평방평균값 거칠기 형상지수 Page 34