4. 시험결과 및 분석
4.3 풍화가속시험 결과
4.3.2 쇄설성 퇴적암의 풍화도 평가
대구 지역의 사암과 셰일을 이용하여 산성용액을 이용한 풍화가속실험을 실 시하였다. 앞 절의 화학적 풍화지수 산정에 사용된 동일한 공시체에 대한 실험 을 실시하였다. 풍화가속실험은 보통 경암과 연암에 대해 실시하고 풍화암에 대해서는 실시하지 않는데 이유는 풍화암의 경우 가속실험 중 쉽게 풍화가 발 생되어 평가가 어렵기 때문이다. 또한 설계시 풍화암의 경우 많은 보강이 이루 어지지만 연암과 경암의 경우 좋은 암으로 판정되어 풍화에 대한 문제에서 제 외하기 있기 때문이다.
(1) 탄성파속도
사암의 동결-융해의 반복 실험 결과에서 탄성파 속도는 초기치에 비해 10%내 외의 저감되며, 풍화암은 최대 46%까지 저감되며, 경암은 5%미만의 저감 특성 을 보였다(Table 4.9, Fig. 4.23). 셰일의 연암과 경암은 암석의 강도와 상관성이 나타나지 않고 60%정도의 속도가 저감되었다. 이는 암반이 노출 시 셰일에서는 강도에 상관없이 단시간내에 풍화가 가속되며, 암반의 물성치가 급격하게 저감 될 것임을 나타내고 있다. 셰일에서 측정된 풍화가속실험 후 탄성파 속도는 일 반적인 풍화암에서 측정되는 정도의 값을 보이고 있다(Table 3.5 참조).
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Table 4.9 Results of seismic velocity of sandstone and mudstone/shale through accelerated weathering test
Specimen Seismic velocity(km/sec)
Before After
Sandstone
Weathered
rock NCH-2 a 1.709 1.498
b 3.197 1.500
Soft rock NCH-1
a 4.000 3.887
b 4.020 3.540
c 4.637 4.500
Hard rock NCH-1
a 5.544 5.230
b 6.650 6.570
c 6.264 5.850
NCH-3 a 6.695 5.843
Mudstone/
Shale
Soft rock NCH-1
a 1.497 측정불가
b 1.463 측정불가
c 2.172 0.980
d 2.058 0.761
Hard rock NCH-2
a 1.971 0.670
b 1.934 0.750
c 1.645 0.584
d 1.768 0.648
e 2.387 0.704
Fig. 4.23 Change of seismic velocity of sandstone and mudstone/shale through accelerated weathering test
(2) 흡수율
일반적으로 풍화저항력에 따라 암석이 풍화되면 흡수율은 증가하며, 흡수율 은 암석의 일축압축강도와 양호한 부의 상관성을 보이는 것으로 알려져 있다.
Table 4.10과 Fig. 4.24는 풍화가속실험 후 암석의 흡수율 분석 결과이다. 동결
-융해의 반복 실험에서 사암의 흡수율 변화는 거의 나타나지 않으며, 사암의 풍 화암과 연암은 풍화 진행에 따라 흡수율 증가가 정의 상관성을 보이고 있으며, 경암은 일정 기간 풍화가 진행되어도 흡수율의 변화가 거의 나타나지 않았다. 셰일은 풍화의 가속 정도에 비례하여 흡수율이 증가하며, 연암과 경암에서 흡 수율이 증가되는 비율은 유사하다. 일부의 흡수율이 높은 일부 연암 시료에서 는 초기 상태에서 시료가 파손되어 동결-융해 실험이 불가능하여 결과에서 제 외되었다.
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Table 4.10 Results of absorption ratio through accelerated weathering test
Specimen Absorption ratio(%)
Before After
Sandstone
Weathered
rock NCH-2 a 3.36 3.55
b 1.96 2.32
Soft rock NCH-1
a 1.72 1.80
b 1.04 1.21
c 0.88 1.32
Hard rock NCH-1
a 0.22 0.22
b 0.14 0.14
c 0.09 0.19
NCH-3 a 0.18 0.20
Mudstone/
Shale
Soft rock NCH-1
a 4.71 8.19
b 4.52 8.11
c 2.56 5.62
d 3.24 3.37
Hard rock NCH-2
a 2.94 3.01
b 2.18 3.20
c 1.32 1.63
d 1.19 1.71
e 0.74 1.44
Fig. 4.24 Change of absorption ratio of sandstone and mudstone/shale through accelerated weathering test
(3) 일축압축강도
Table 4.11은 풍화가속실험 후 일축압축강도 측정결과이다. 풍화도가 유사한
시료에 대한 동결-융해 실험 전후의 일축압축강도의 측정하여 변화를 관찰한 결과로 사암에서 일축압축강도의 감소는 0.2 ~ 12.5% 범위의 저감이 나타났다. 사암의 풍화암은 이미 풍화가 상당부분 진행되어 일축강도의 저감은 거의 나타 나지 않았으며, 사암의 연암은 풍화가속실험에서 최대 저감비를 나타냈으며, 경 암은 2% 정도 저감되는 것으로 나타났다.
셰일에서 일축압축강도의 감소는 7.1 ~ 36.5% 범위의 저감이 나타났다. 셰일 의 연암은 경암에 비해 풍화가 가속되는 환경에서 급격한 강도 저하가 수반되 는 것으로 나타났다.
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Table 4.11 Results of unconfined compressive strength through accelerated weathering test
Specimen
Unconfined compressive strength
Before After Reduction ratio
Sandstone
Weathered
rock NCH-2 36.0 MPa 36.0 MPa 0.2%
Soft rock NCH-1 47.4 MPa 41.5 MPa 12.5%
Hard rock NCH-1 57.5 MPa 56.3 MPa 2.0%
Mudstone/
Shale
Soft rock NCH-1 16.9 MPa 10.7 MPa 36.5%
Hard rock NCH-2 54.8 MPa 51.0 MPa 7.1%