암반역학
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1. 개요
암반역학은 암석 내 또는 암석 위에 건설된 구조물의 설계를 위해 공학 역학의 원리를 적용하는 학문이다. 주로 광업, 토목, 지반 공학, 교통 및 석유 공학 분야에서 활용되며, 암석 보강의 필요성과 하중 지지력에 대한 답을 제시한다. 암반역학 연구에는 현장 조사, 시험 방법 등을 포함하며, 암석의 안정성을 평가하고 안전한 건설 계획을 수립하는 데 중요한 역할을 한다.
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| 암반역학 | |
|---|---|
| 학문 분야 | |
| 분야 | 공학 |
| 하위 분야 | 지질공학, 토목공학, 광업, 석유 공학 |
| 주요 연구 대상 | |
| 연구 대상 | 암석 |
| 주요 내용 | 암석의 응력 및 변형 암석의 강도 및 파괴 암석의 구성적 모델링 |
| 관련 학문 | |
| 관련 학문 | 지질학 공학 지구물리학 재료과학 |
| 활용 분야 | |
| 활용 분야 | 광업 터널 공학 석유 공학 지열 에너지 개발 지진 연구 사면 안정 탄성파 탐사 |
| 추가 정보 | |
| 관련 개념 | 유효 응력 다르시 법칙 모어-쿨롱 파괴 기준 |
2. 역사적 배경
암반역학은 토양을 포함한 모든 지질 재료의 역학적 반응을 다루는 지반역학의 일부이다.[1] 이는 암석 내, 혹은 암석 위에 건설된 구조물 설계에 공학 역학의 원리를 적용하는 학문이다.[1]
2. 1. 암반역학의 정의 및 활용 분야
암반역학은 흙을 포함한 모든 지질 재료의 역학적 반응을 다루는 더 광범위한 학문인 지반역학의 일부이다.[1] 암반역학은 암석 내 또는 암석 위에 건설된 구조물의 설계에 공학 역학의 원리를 적용하는 것과 관련이 있다.[1]이러한 구조물에는 시추공, 광산 갱도, 터널, 저수지 댐, 저장소 구성 요소 또는 건물과 같은 다양한 대상이 포함될 수 있다.[1] 암반역학은 여러 공학 분야에서 사용되지만, 주로 광업, 토목, 지반 공학, 교통 및 석유 공학 분야에서 활용된다.[2][3]
암반역학은 "암석에 보강이 필요한가, 아니면 어떤 하중에도 견딜 수 있는가?"와 같은 질문에 대한 답을 제공한다.[4] 또한 록 볼트 배치와 같은 보강 시스템의 설계를 포함한다.[4]
2. 2. 암반역학의 주요 과제
암반역학은 공학 역학의 원리를 암석 내 또는 암석 위에 건설된 구조물의 설계에 적용하는 학문이다.[1] 이러한 구조물에는 시추공, 광산 갱도, 터널, 저수지 댐, 저장소 구성 요소 또는 건물과 같은 다양한 대상이 포함될 수 있다.[1] 암반역학은 여러 공학 분야에서 사용되지만, 주로 광업, 토목, 지반 공학, 교통 및 석유 공학 분야에서 활용된다.[2][3]암반역학은 "암석에 보강이 필요한가, 아니면 어떤 하중에도 견딜 수 있는가?"와 같은 질문에 대한 답을 제공한다.[4] 또한 록 볼트 배치와 같은 보강 시스템의 설계를 포함한다.[4]
3. 현장 조사
현장 조사(In situ investigation영어)는 건설 부지의 지질 조건을 파악하기 위해 수행되는 조사이다. 현장 조사는 지도와 항공 사진을 수집하여 분석하는 것에서 시작한다.[5]
3. 1. 현장 조사의 중요성
공사를 시작하기 전에 부지의 지질 조건을 파악하기 위해 건설 부지를 적절히 조사해야 한다.[5] 현장 관찰, 깊은 시추 및 지구물리학적 조사는 안전한 건설 계획을 개발하고 부지 지질 모델을 만드는 데 필요한 모든 정보를 제공할 수 있다.[5] 이 부지에서 수행되는 조사의 수준은 예산, 기간 및 예상되는 지질 조건과 같은 요인에 따라 달라진다.[5]조사의 첫 번째 단계는 지도와 항공 사진을 수집하여 분석하는 것이다.[5] 이를 통해 잠재적인 싱크홀, 산사태, 침식 등에 대한 정보를 얻을 수 있다. 지도는 부지의 암석 유형, 지질 구조 및 기반암 단위 간의 경계에 대한 정보를 제공할 수 있다.[5]
3. 2. 현장 조사 단계
공사를 시작하기 전, 건설 부지의 지질 조건을 파악하기 위해 현장 조사가 필요하다.[5] 현장 관찰, 깊은 시추, 지구물리학적 조사는 안전한 건설 계획을 수립하고 부지 지질 모델을 만드는 데 필요한 정보를 제공한다.[5] 조사 수준은 예산, 기간, 예상되는 지질 조건과 같은 요인에 따라 달라진다.[5]조사의 첫 단계는 지도와 항공 사진을 수집하여 분석하는 것이다.[5] 이를 통해 잠재적인 싱크홀, 산사태, 침식 등에 대한 정보를 얻을 수 있다. 지도는 부지의 암석 유형, 지질 구조, 기반암 단위 간의 경계에 대한 정보를 제공한다.[5]
3. 3. 시추공 조사
시추공 생성은 부지의 지질을 더 잘 이해하기 위해 다양한 깊이의 여러 지역에서 땅을 관통하여 드릴링하는 기술이다.[5] 시추공은 지질 모델에 대한 정확한 정보를 제공하기 위해 서로 적절한 간격을 두고 충분히 깊게 뚫어야 한다.[5] 시추공에서 채취한 샘플을 조사하여 암석 유형, 풍화 정도, 불연속면 유형과 같은 요소를 기록한다.[5]4. 시험 방법
암반의 특성을 시험하는 것은 암반이 얼마나 안정적인지 또는 불안정한지를 이해하는 데 필수적이다.[2] 암반역학에서는 시험 방법을 온전한 암석, 불연속면 및 암반에 대한 시험으로 분류한다.[6]
시험 방법에는 실험실 시험, 현장 시험, 그리고 현장 관측을 통해 얻은 상관관계 및 추정을 이용하는 간접적인 방법이 있다.[6] 이러한 시험 방법으로 얻은 데이터는 암반역학과 암반 공학의 설계, 구조 및 연구에 매우 중요하다.[6]
온전한 암석과 불연속면은 소규모 실험을 통해 실험실에서 시험할 수 있지만, 암반은 복잡한 특성 때문에 실험실 작업보다는 대규모 현장 측정이 필요하다.[6] 실험실 시험은 암석의 분류와 특성 규정에 기여하며, 공학 설계에 사용될 암석 특성을 결정하는 데에도 중요하다.[6] 암반 강도는 환경 조건, 크기, 불연속성 정도 등 다양한 요인에 따라 달라지기 때문에 이해하기 어렵지만, 암반 위나 주변에 건설되는 모든 것의 안전을 보장하는 데 필수적이다.[7]
4. 1. 시험 방법의 분류
암반의 특성을 테스트하는 것은 암반이 얼마나 안정적인지 또는 불안정한지를 이해하는 데 필수적이다.[2] 암반역학에서는 시험 방법을 온전한 암석, 불연속면 및 암반에 대한 시험의 세 가지 범주로 분류한다.[6]시험 방법은 크게 실험실 시험과 현장 시험의 두 가지 직접적인 방법으로 나눌 수 있다.[6] 또한 현장 관측을 분석하여 얻은 상관관계 및 추정을 포함하는 간접적인 시험 방법도 있다.[6] 이러한 시험 방법으로 얻은 데이터는 암반역학과 암반 공학의 설계, 구조 및 연구에 매우 중요하다.[6]
온전한 암석과 불연속면은 소규모 실험을 통해 실험적 데이터를 수집하는 실험실 시험을 할 수 있지만, 암반은 보다 복잡한 특성으로 인해 실험실 작업보다는 대규모 현장 측정이 필요하다.[6]
실험실 시험은 암석의 분류와 특성 규정뿐만 아니라 공학 설계에 사용될 암석 특성을 결정하는 데 기여한다.[6] 실험실 시험의 예로는 음속 시험, 경도 시험, 크리프 시험 및 인장 강도 시험 등이 있다.[6] 연구 중인 암석에 무거운 하중을 가한 다음 변형 여부를 관찰하는 현장 시험은 암반의 강도와 안정성에 어떤 영향이 있는지 파악하는 데 도움을 준다.[6]
암반의 강도를 이해하는 것은 어렵지만 그 위나 주변에 건설된 모든 것의 안전을 보장하는 데 필요하며, 이는 암반이 직면하는 환경 조건, 암반의 크기, 불연속성의 정도와 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.[7]
4. 2. 시험 방법의 종류
암반의 특성을 테스트하는 것은 암반이 얼마나 안정적인지 또는 불안정한지를 이해하는 데 필수적이다.[2] 암반역학에서는 시험 방법을 온전한 암석, 불연속면 및 암반에 대한 시험의 세 가지 범주로 나눈다.[6]시험 방법은 직접적인 방법과 간접적인 방법으로 나눌 수 있다. 직접적인 시험 방법에는 실험실 시험과 현장 시험이 있다.[6] 간접적인 시험 방법으로는 현장 관측을 분석하여 얻은 상관관계 및 추정을 이용하는 방법이 있다.[6] 이러한 시험 방법이 제공하는 데이터는 암반역학과 암반 공학의 설계, 구조 및 연구에 매우 중요하다.[6]
온전한 암석과 불연속면은 소규모 실험을 수행하여 실험적 데이터를 수집함으로써 실험실에서 시험할 수 있지만, 암반은 보다 복잡한 특성으로 인해 실험실 작업보다는 대규모 현장 측정이 필요하다.[6]
실험실 시험은 암석의 분류와 특성 규정뿐만 아니라 공학 설계에 사용될 암석 특성을 결정하는 데 기여한다.[6] 이러한 실험실 시험의 예로는 음속 시험, 경도 시험, 크리프 시험 및 인장 강도 시험 등이 있다.[6] 연구 중인 암석에 무거운 하중을 가한 다음 변형 여부를 관찰하는 현장 시험은 암반의 강도와 안정성에 어떤 영향이 있는지 파악하는 데 도움을 준다.[6]
암반의 강도를 이해하는 것은 어렵지만 그 위나 주변에 건설된 모든 것의 안전을 보장하는 데 필요하며, 이는 암반이 직면하는 환경 조건, 암반의 크기, 불연속성의 정도와 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.[7]
4. 3. 실험실 시험과 현장 시험
암반의 특성을 시험하는 것은 암반이 얼마나 안정적인지 또는 불안정한지를 이해하는 데 필수적이다.[2] 암반역학에서는 시험 방법을 온전한 암석, 불연속면, 암반에 대한 시험의 세 가지 범주로 나눈다.[6]직접적인 시험 방법으로는 실험실 시험과 현장 시험이 있다.[6] 현장 관측을 분석하여 얻은 상관관계 및 추정을 포함하는 간접적인 시험 방법도 있다.[6] 이러한 시험 방법이 제공하는 데이터는 암반역학과 암반 공학의 설계, 구조 및 연구에 매우 중요하다.[6]
온전한 암석과 불연속면은 소규모 실험을 수행하여 실험적 데이터를 수집함으로써 실험실에서 시험할 수 있지만, 암반은 보다 복잡한 특성으로 인해 실험실 작업보다는 대규모 현장 측정이 필요하다.[6]
실험실 시험은 암석의 분류와 특성 규정뿐만 아니라 공학 설계에 사용될 암석 특성을 결정하는 데 기여한다.[6] 실험실 시험의 예로는 음속 시험, 경도 시험, 크리프 시험, 인장 강도 시험 등이 있다.[6] 연구 중인 암석에 무거운 하중을 가한 다음 변형 여부를 관찰하는 현장 시험은 암반의 강도와 안정성에 어떤 영향이 있는지 파악하는 데 도움을 준다.[6]
암반의 강도를 이해하는 것은 어렵지만 그 위나 주변에 건설된 모든 것의 안전을 보장하는 데 필요하며, 이는 암반이 직면하는 환경 조건, 암반의 크기, 불연속성의 정도와 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.[7]
4. 4. 암반 강도 평가의 어려움
암반의 특성을 시험하는 것은 암반이 얼마나 안정적인지 또는 불안정한지를 이해하는 데 필수적이다.[2] 암반역학은 온전한 암석, 불연속면, 암반에 대한 시험 등 세 가지 범주의 시험 방법을 포함한다.[6]암반의 강도를 이해하는 것은 어렵지만 그 위나 주변에 건설된 모든 것의 안전을 보장하는 데 필요하며, 이는 암반이 직면하는 환경 조건, 암반의 크기, 불연속성의 정도와 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.[7]
참조
[1]
서적
Rock Mechanics for underground mining
http://link.springer[...]
Springer Netherlands
2004
[2]
서적
Rock Mechanics Through Project-Based Learning
https://www.taylorfr[...]
CRC Press
2019-10-23
[3]
서적
Engineering rock mechanics an introduction to the principles
Elsevier
[4]
서적
Rock Mechanics and Engineering Volume 4: Excavation, Support and Monitoring
https://www.taylorfr[...]
CRC Press
2017-05-18
[5]
서적
Rock Mechanics Through Project-Based Learning
https://www.taylorfr[...]
CRC Press
2019-10-23
[6]
서적
Rock Mechanics and Engineering
CRC Press
[7]
서적
Rock Mechanics and Engineering
CRC Press
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