제주 현무암의 공극률에 따른 역학적 특성

Abstract

최근 국내외적으로 건설공사의 규모가 대형화되고 있으며, 제주도의 경우 또한 제주시로 인구가 집중되면서 고층 아파트 단지가 건설되고, 이에 맞게 기반시설들이 대형화되어 설치되고 있다. 이러한 구조물의 기초가 되는 제주도의 현무암은 육지부의 암반과 달리 다양한 크기의 기공이 분포하고 있다. 그러나 이러한 기공이 역학적으로 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 화산활동에 의해 생성된 기공이 현무암의 역학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 다양한 시험을 통해 그 관계를 규명하였다. 제주시 조천읍 북촌리 일대에서 기공의 발달 유?무에 따라 채취한 시료에 대해서 기본적인 물성시험과 압축강도, 인장강도 시험을 수행하였고, 결과를 비교?분석하였다. 한국암반공학회에서는 공극률을 측정하는 방법으로 캘리퍼 방법과 부력 이용 방법을 제시하고 있으며, 공극이 비교적 작은 시료에서는 두 방법에 차이가 없었으나 공극이 큰 시료에서는 표면공극의 고려 여부에 따라 값의 차이가 나타났다. 표면에 공극이 큰 시료의 경우 표면공극을 고려하는 부력 이용 방법을 사용하는 것이 보다 합리적이라는 결론을 얻었으며, 시험결과를 비교?분석할 때 부력 이용 방법으로 결정된 공극률을 사용하였다. 공극률의 증가에 따라 일축압축강도는 지수적으로 감소하였으며, 상관성이 매우 높게 나타났고, 탄성파속도 또한 공극률의 증가에 따라 지수적으로 감소하는 경향을 나타냈으나 일축압축강도에 비해서는 상관성이 낮았다. 본 연구에서 암석의 탄성계수와 인장강도는 공극률과의 상관성을 보이지 않았다. 탄성파속도와 일축압축강도는 선형적으로 증가하는 비례관계를 나타냈으나, 탄성계수와는 상관성을 찾을 수 없었다. 일반적으로 습윤상태의 일축압축강도가 건조상태보다 낮게 나타나지만, 본 연구의 경우 시료상태에 따른 강도변화는 찾을 수 없었으며, 시료의 상태보다는 시료의 공극률에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.