수침 시 흡수가 빠른 포항지역 이암의 물리, 역학적 특성

Abstract

본 연구는 포항지역 이암의 공학적 특성을 평가하고 이암관련 설계기준의 개선방향을 제시하고자 체분석과 비중계분석, 전자 현미경(SEM) 관찰 및 X-선 회절분석(XRD), 슬레이킹, 팽창, 흡수율, 수침기간에 따른 일축압축강도 및 점하중강도 특성을 분석하였다. 다수의 블록 시료 및 16개의 정형화된(정육면체, 5cm) 시료에 대한 시험결과, 본 연구대상지역 이암은 실트암 이암 점토광물의 함유량이 적고, 입도분포가 불량하다. 전자현미경(SEM) 관찰을 통해 실제로 입경과 공극률이 큼을 확인하였다. X-선 회절분석결과 팽윤성 점토광물 함유량은 2.3~4.1%(녹니석, 카올린)로 선행연구 된 포항지역 이암보다 낮은 함유량을 보였다. 슬레이크 내구성 지수는 37.73~87.73%로 저~중정도 내구성을 보여 선행연구 결과 대비 다소 낮은 내구성을 보였으며, 팽윤성은 30분간 장축방향 최대 흡수팽창변화율 1.79~1.82%로 급격하게 팽창함을 확인하였다. 흡수율은 평균 17.23%로 선행연구 된 포항지역 이암의 흡수율보다 높게 나타났다. 수침에 따른 일축압축강도 감소 특성은 수침 10분경과 만에 시료가 급격히 풍화되어 강도가 감소하였으며, 기존 포항지역 이암의 선행연구 결과와도 상이함을 확인하였다. 이것은 연구대상 이암의 큰 공극률 및 점토광물의 함유량이 비교적 소량이기 때문으로 판단된다. 또한, 수침에 따른 점하중강도 특성은 일축압축강도 대비 자연건조 시험편 기준 50배의 차이가 있었으며, 수침 10분경과 후에는 10배의 차이가 있음을 확인하였다. 선행연구의 이론을 인용하여 이암의 인장강도를 결정하고, Mohr-Coulomb의 파괴이론에 따라 인장강도와 일축압축강도 결과로부터 지반강도정수(점착력 , 내부마찰각 )을 결정하였다. 이암의 지반강도정수를 적용한 비탈면 안정해석 결과 수침 전 건기 시 안전율 대비 수침기간 10분경과 후 지진 시 조건에서의 안전율이 65% 감소하였다. 결론적으로 본 연구대상지역 이암은 팽윤성 점토광물의 함유량이 작고, 공극률이 크다. 이와 같은 이유로 수침기간에 따른 풍화정도가 대단히 심각하며, 선행연구와 본 연구지역 이암과의 공학적 특성에도 상당한 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 포항지역 내에서의 특정지역 이암에 대한 공학적 특성을 포항지역 전체 이암을 대표하는 공학적 특성으로 활용할 수 없고, 건설공사 전 이암의 공학적 특성에 대한 명확한 조사가 수반되어야 함에 현존하는 설계기준의 개선 방향을 제시하였다.