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암반 불연속면의 거칠기 특성 - 조.중.세립질 화강암을 중심으로 -
Characterization of Fracture Roughness in Coarse.medium.fine Grained Granite

김종태   (안동대학교 지구환경과학과UU0000902  ); 정교철   (안동대학교 지구환경과학과UU0000902  ); 김만일   (안동대학교 지구환경과학과UU0000902  ); 송재용   ((주)산하이앤씨CC0166456  ); 박창근   (관동대학교 토목공학과UU0000185  );
  • 초록

    이 연구는 지하수유동에 영향을 주는 조ㆍ중ㆍ세립질 화강암 불연속면 거칠기의 특성을 비교한 것이다. 공초점 레이저 현미경으로 관찰된 거칠기 데이터는 스펙트럼 분석과 고속푸리에 변환에 의해 해석되었다. 또한 노이지가 제거된 거칠기 데이터에 대하여 거칠기 특성을 정량화하기 위하여 프랙탈 해석에 적용해 보았다. 이를 위해 조ㆍ중ㆍ세립질 화강암 코어를 대상으로 브라질리안 시험으로 인공 단열을 발생시켰다. 측정은 전체 12개의 공시체에서 36개의 조사선에서 실시되었다. 공초점 레이저 현미경을 사용하여 연속적인 거칠기를 이산 데이터로 표현할 수 있으며, 이렇게 하여 얻어진 이산데이터를 바탕으로 고속 푸리에 변환을 실시한 결과 제2 고조파 성분이 가장 큰 값을 보이고 있다. 또한 스펙트럼 에너지 분포는 조립질 공시체에서 0.9853, 중립질 공시체에서 1.0792, 세립질 공시체에서 0.6794의 평균값을 보이고 있으며, 이는 프랙탈 해석에서와 마찬가지로 거칠기가 클수록 저주파수 영역대에서 고조파의 에너지 분포가 높게 나타남을 알 수 있다.


    Purpose of this study is to quantitatively characterize the fracture roughness which was measured with a confocal laser scanning microscope. The roughness discrete data measured by confocal laser microscope were analyzed by spectral analysis and fast Fourier transform (FFT).The roughness data by used noise reduction filter were applied for fractal analysis to describe roughness features quantitatively. Artificial fractures created by Brazilian test on granites were used to measure fracture roughness under the confocal laser scanning microscope. Measurements were performed along three scan lines on each fracture surface. 36 scan lines were determined on 12 specimens in total. Features of roughness showed that coarse and medium grained granites tend to more rough features than those of fine grained granites. Continuous analog data of roughness is possible to described as discrete data of measure roughness with a fixed interval under the confocal laser microscope. Results of FFT with the measured data showed the highest values on the second harmonics. Distribution of average amplitude of second harmonics was observed 0.9853 in coarse grained granite, 1.0792 in medium grained granite and 0.6794 in fine grained granite. This indicates that the larger roughness has the higher energy of harmonics as the result of fractal analysis in low frequency zone.


  • 주제어

    거칠기 .   공초점 레이저 현미경 .   스펙트럼 분석 .   고속 푸리에 변환.  

  • 참고문헌 (19)

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 저자의 다른 논문

  • 정교철 (71)

    1. 1997 "불연속성 암반에서의 수치모델 검토 및 시험과의 비교.적용에 대한 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 7 (2): 91~99    
    2. 1998 "암석공시체의 역학적 거동 해석에 미치는 변형율게이지 위치 및 단면구속 영향에 대한 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 8 (3): 215~224    
    3. 1999 "토목기술자를 암반공학(Ⅵ)" 地盤 : 한국지반공학회지 15 (1): 14~29    
    4. 2000 "분자동력 학 시뮬레이션과 일축압축강도시험을 이용한 $\alpha$-quartz의 결정축에 따른 강도이방성 검토" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 10 (1): 70~79    
    5. 2001 "주라기 화강암에 발달하는 결의 현미경학적 분석" 지질공학 = The journal of engineering geology 11 (1): 51~62    
    6. 2001 "안동시 위리의 사면파괴 지역에 대한 지표 물리탐사" 자원환경지질 = Economic and environmental geology 34 (2): 193~204    
    7. 2001 "화강암의 손상과정에 따른 투수계수 특성 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 11 (3): 315~325    
    8. 2002 "공압파쇄를 고려한 단일불연속면에서의 간극에 따른 투수성 변화에 대한 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 12 (2): 151~166    
    9. 2002 "터널 내 파쇄지반 개량을 위한 압밀그라우팅 성능 평가 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 12 (2): 189~202    
    10. 2002 "지하수댐 물막이벽 시공법과 해안지역 염수침입 방지기술 개선 방안" 지질공학 = The journal of engineering geology 12 (2): 215~234    
  • 송재용 (4)

  • 박창근 (25)

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