[암석역학] 압축강도시험 보고서

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본문내용

질암의 공학적 분류로는 등급 B인 경암(high strength)로 추정할 수 있었다. 또한 인장강도에 대한 압축강도의 비가 13.6배인 우리조의 결과 값은 10~20배에 해당되어야 하는 이론값에 잘 부합됨을 볼 수 잇었다.
보통 이러한 실험은 수차례 반복되어야 정확한 결과 값을 얻을 수 있지만 단 한번의 시험을 할 수 밖에 없었던 이유로 더 정확한 data를 얻기 위해서 어떠한 오차요인을 제거해 주어야 할지 고민해 보았다. 첫째로 폴리싱 과정에서 편평도를 정확하게 맞추지 못하여 오차가 발생했을 것이다. 이는 응력집중현상이 생겨 강도에 영향을 미치게 된다. 다음은 시료 내부의 불연속면에 의한 오차 발생이다. 불연속면에 의해서 강도가 영향을 받았고 정확한 결과 값을 얻는데 오차로 발생하였을 것이다.
우리조의 일축압축강도 실험에는 Rock brust 현상이 관찰되기도 하였다. 이는 파괴 시 하중을 견디지 못하고 폭발적으로 파괴가 일어나는 현상으로 굉장한 파괴음과 동시에 코어시료가 파괴됨을 관찰할 수 있었다. 파괴 후 시료의 형태는 남아있었으나 손으로 잡는 동시에 여러 조각으로 쪼개짐을 관찰 할 수 있었다.
다시한번 실험 기회가 주어진다면 오차를 최소화하여 좀 더 정확한 결과 값을 얻어내고 이번 실험의 결과 값과 비교하여 보고 싶다. 이론으로만 듣던 인장, 압축강도, Rock burst등을 직접 경험할 수 있어서 뿌듯했으며, 강도를 통해 직접 암석을 구분해 볼 수 있었던 점에서 보람찬 실험을 하였던 것 같다.
이 암석의 경우 일축 압축 강도가 798.45인 보통암으로 분류 할 수 있다. 하지만 인장강도는 위의 분류표의 나와 있는 암석에 모두 해당이 되나, 일축 압축 강도는 화강암에만 해당이 되지 않고 있다. 앞선 파쇄 시료를 통한 물성 실험에서 암종을 화강암으로 추정한 바 있음에도, 이러한 차이가 나타나는 원인은 시편 내에 불연속면이 존재하여 본래의 파괴 하중에 못 미치는 하중에서 파괴가 일어났거나, 성형의 미숙함으로 인해 기계와의 마찰면이 고르지 못해 일정한 부분에 응력이 집중 되는 응력 집중 현상이 일어난 것이 아닐까 생각한다.
그 외 에 Mohr원을 이용하여 간접적으로 구한 내부 마찰각 및 전간강도의 값과 역학적 계산을 이용하여 구한 시험 값이 대략적으로 일치함을 알 수 있었다.하지만 이 값도 일축 압축 강도와 압열 인장강도에 의한 간접적으로 구한 값이므로 추정치가 될 수 밖에 없고, 실제의 값과는 차이가 있음을 추정 할 수 있다.
압축코어의 파괴가 예상 하중값을 약간 넘어선 지점에서 파괴가 일어났으며, 일축압축강도 시험 때 다른 조와는 달리 압축코어가 파괴되면서 상당히 큰 소리가 발생하며 락버스트, 잔주 라는 것을 목격 할 수 있었는데 파괴된 직후에는 부서지지 않았던 중심 부분이 살짝 건드리니깐 부서져 버리는 모습을 관찰할 수 있었다.
일축압축강도, 압열인장강도 시험 결과 각 각 하중이 22510 kgf, 1570 kgf 일 때 파괴가 일어났다. 이 값들과 압축, 인장코어의 직경 및 길이를 이용해 일축압축강도와 압열인장강도를 계산해 낸 뒤 이론상으로 나와 있는 식들을 통해 전단강도, 내부마찰각들 또한 계산을 통해 알아낼 수 있었다. 또한 이 일축압축강도와 압열인장강도 값으로 수업시간에 배운 모아원을 그린 뒤 간접적인 포락선을 그려서 점착력, 전단강도, 내부마찰각을 직접 그림을 통해 측정해 볼 수도 있었다.
우리조의 경우 압축강도가 인장강도 보다 약 13.6배 정도 높았는데 이것은 보통 실험적으로 나오는 10 ~ 20배 정도의 수치와 비교 했을 때 적정한 수치였으며 암석의 경우 일축 압축 강도가 1274인 것으로 보아 균질암의 공학적 분류 표를 통해서 “경암“으로 분류 할 수 있었다.
하지만 단지 인장강도와 일축압축강도 값을 통해서 암석의 종을 구분하기는 힘들었다. 현무암을 제외한 화강암, 사암, 석회암, 편마암, 대리석 모두에 포함이 되기 때문에 일축압축강도와 인장강도 값으로만 구분하려면 오차가 더 적을 경우에만 가능할 것 같았다. 하지만 오차가 아무리 적더라도 각 암석들의 강도영역이 겹치는 부분이 많아서 상당히 힘들 것 같았다.
이러한 오차가 발생한 이유는 아무래도 폴리싱을 오랜 기간 동안 하지 못해 매끈하지 못했던 표면으로 인한 마찰의 발생, 폴리싱을 제대로 하지 못해서 코어의 길이가 고르지 못했던 점 코어 자체의 문제 즉, 시편내부에 존재하는 불연속면으로 인해 강도가 약해서 본래 암석의 파괴강도에 도달하기 전에 파괴가 일어났던 점 등으로 추정이 된다.

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