오늘은 암반공학에 대한 기본 개념을 다루어 보겠습니다.
먼저 암반공학은 토질역학을 공부하고 나서 오는 것이 맞기 때문에, 토질역학에 대한 공부를 완전히 끝내고 오시는 것을 추천드립니다.
제 블로그도 토질역학에 대해서도 다루고 있는데요, 토질역학에 대해서는 다음 포스팅을 참조하시면 되겠습니다.
(아직 미완성이니 다른 블로그들을 참조하고 오셔도 될 것 같습니다. 앞으로 토질역학도 쭉 포스팅 할 예정이에요)
토질역학의 가장 기본적인 이론 (1) - 흙의 삼상구조 알아보기
오늘은 토질역학에서 가장 기본적인 이론인 흙의 삼상구조에 대해 알아보겠습니다. 흙의 삼상구조란? 흙의 삼상구조는 흙의 거동, 즉, 흙이 어떻게 움직이는지 설명하기 위해 흙을 3가지 구조로
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암반공학이 뭔가요???
암반과 관련된 공학적인 것들을 다루는 학문
암반공학의 물성
토질역학에서 지반은 보통 어떤 역학이라고 하나요? 3상역학입니다.
바로 물, 흙 알갱이, 공기 이 3가지가 서로 어우러지면서 각각의 거동을 고려해야하는 매우 복잡한 역학이죠
하지만 암반은 암석 자체만을 재료로 하는 1상역학으로 봐서, 상대적으로 거동이 단순합니다.
암반공학의 고유의 특성
다만, 암반의 고유의 특성은, 바로 암반은 불연속면이 있다는 것입니다. 그걸로 점점 쪼개지고 결국 흙으로 변하는게 땅 위에 있는 암반들의 미래라는 것은 이전 지구과학 시간에 많이 들어보셨을 겁니다.
이 쪼개지는 면들을 불연속면이라고 부르게 됩니다. 대표적인 불연속면으로는 절리가 있습니다.
암반공학의 구분 및 암반공학과 토질역학의 해석법 차이
그래서 암반은 다음과 같이 불연속면의 갯수에 따라 5가지로 구분합니다.
1) 신선암(Intact Rock)
: 불연속면이 하나도 없는 암반입니다.
2) 불연속면이 1개인 암반
3) 불연속면이 2개인 암반
4) 불연속면이 여러 개인 암반
5) 불연속면이 너무 많은 암반
이 중에 4)이랑 5)은 흙과 유사한 연속체 거동을 하게 됩니다.
(연속체 거동이란? 블로그 링크)
왜냐면, 원래 암반은 불연속면이 암반의 거동, 즉, 움직임을 지배하게 되는데, 이 불연속면이 너무 많아지게 되면 오히려 불연속면의 방향성이 사라지고 결국 이 불연속면들이 서로 영향을 매우 복잡하게 받아서 해석이 어려워지기 때문에 어쩔 수 없이 그 덩어리를 하나의 연속체로 가정하고 연속체 역학으로 보게 됩니다. 토질역학때 토질도 이러한 이유로 인해서 연속체 역학으로 보기 때문에, 결국 이렇게 불연속면이 많은 경우에는 연속체 역학에 근거를 둔 응력해석방식으로 역학해석을 하면 됩니다.
또한, 단순한 신선암은 거동이 매우매우 단순하기 때문에, 학문적으로 크게 발달할 이유가 없습니다. 어느 정도의 응력을 버틸 수 있는지를 일축압축시험을 통해 결정하면 되기 때문이죠. 결국 암반공학에서 집중적으로 다루게 되는 것은 암반 속에 있는 불연속면의 거동이 어떻게 되는지 입니다.
따라서, 암반공학에서 다루게 될 거동은 1)이랑 2), 3)이고, 사실상 2), 3)의 케이스를 많이 다루게 된다고 보시면 됩니다.
암반공학을 공부하기 위해 사전공부해야 하는 것들...
1) 토질역학
암반은 암반 자체만으로 거동하는 것이 아니라, 토질과 함께 거동하기 때문에 토질역학에 대한 지식이 있어야 합니다. 또한, 암반공학의 기본적 내용들은 토질역학의 이론에서 출발했기 대문에 암반공학을 공부하기 위해서라면, 토질역학에 대한 공부를 하시고 오기를 바랍니다.
2) 지질학
원래 암반의 지질조사는 지질학과를 나온 사람들이 합니다. 왜냐면 대상지역의 지질을 가장 잘 아는 사람들은 지질학과 사람들이기 때문인데요, 그래서 저와 같은 토목기술자들은 지질학에 대한 이해가 부족해서 대화를 할 때 애를 먹는 경우가 가끔 있습니다. 그렇기 때문에 토목기술자들은 지질학에 대한 기본적인 지식은 갖추고 있어야 합니다. 보고서에 이 지반은 이러한 암석과 광물로 이루어져 있습니다 --> 이런 것을 보고 이 지반이 강도가 어떻게 되는지, 그러면 터널을 뚫을 때 TBM커터의 강도가 원지반의 강도보다 더 강하게 해서 커터의 마모를 최대한 방지해야겠다 이런 결정을 내릴 수 있으니깐요. 이건 앞으로 조금 더 이야기를 해보겠습니다.
오늘은 암반공학의 사전 내용에 대해서 알아보았습니다.
다음 포스팅부터 암반공학에 대한 본격적인 공부를 시작해 보겠습니다.
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