충북 보은군 피반령 부근 절취사면의 파괴양상에 대한 통계학적 연구

정상원 ( Sang Won Cheong ),최병렬 ( Byoung Ryol Choi ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.4

충북 청원군과 보은군에 북서-남동 방향으로 관통하는 국도 25번 도로를 따라 약 5.7 km에 걸친 절취 사면의 안정성에 대한 통계학적 분석을 수행하였다. 이 구간은 전 사면에 걸쳐 직접적인 보강 방법과 간접적인 보호 대책을 사용하여 사면의 안정화 대책이 수립되었다. 총 30개소의 사면에서 사면의 방향성, 엽리와 층리, 벽개 및 절리구조의 방향성을 측정하였다. 스테레오 투영을 이용하여 분석한 결과 사면의 주방향성(경사/경사방향)은 1) 58o/095o, 2) 60o/296o 및 3) 59o/212o으로 3방향성이 우세하게 나타났다. 보강과 보호 대책이 수행된 사면의 빈도수와 사면의 경사방향의 분석에서 사면은 경사방향 80-120o와 280-320o의 방향성으로 주로 분포하며 사면의 경사방향 0-80o(북쪽과 북동 방향)와 120-160o(남동방향)의 사면은 연구지역에서 나타나지 않는다. 분석된 사면의 3가지 주방향성에 대하여 각각 사면의 파괴 양상을 분석하였으며 절리구조, 엽리와 층리 및 벽개구조의 교차나 교차 조합에 기인하여 여러 유형의 파괴가 발생할 수 있는 사면으로 분석되었다. 하지만 주방향성 3의 사면은 모든 파괴 양상이 발생할 수 있으나 통계상 빈도수에서 가장 적으며 지형상 소규모의 사면으로 형성되어 확률상 사면의 파괴가 발생할 가능성은 적은 것으로 분석되었다. Statistical analyses of cut-slope stability were performed over approximately 5.7 km section along the National road No. 25, which cross-cuts in NW-SE direction the Cheongwon and Boeun-Gun area, Chungbuk. A measure of slope-stability was established by using direct reinforcement and indirect protection methods in whole section. Orientations( dip/dip direction) of the slopes, foliations(bedding), cleavages and joints were measured in total of 30 slope sites. The results analyzed using stereographic projection indicate that major directions of the slopes come out predominantly in three directions: 1) 58o/095o, 2) 60o/296o and 3) 59o/212o. In analyses of dip direction and frequency of cut-slopes established by reinforcement and protection methods, slopes with dip direction of 80-120o and 280-320o mostly occur. However, slopes with dip direction of 0-80o(N and NW) and 120-160o(SE) are not distributed in the study area. Failure aspects were analyzed for three major directions of the slopes, respectively. The results of failure aspects analyzed indicate that slopes in the study area could generate various failures as the results of intersection and/or intersection combination among joints, foliations(bedding) and cleavages. However, possibility of failure in a slope of major direction No. 3 is statistically very low because of low frequency in total number of slopes with the direction and of formation of small scale-slopes geographically, although the slope might generate all aspects of failure-modes.

사면 안정 분석을 위한 정면적법과 선조사법의 비교연구

정상원 ( Sang Won Cheong ),최병렬 ( Byoung Ryol Choi ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.2

사면의 안정성 분석과 관련하여 지질학적 특성과 지질공학적 특성을 각각 정면적법과 선조사법을 사용하여 선정된 세사면에 대하여 비교 분석하였다. 분석한 사면의 파괴유형의 결과와 실제 노두 사면에서 발생한 파괴양상과 비교하여 사면안정성 분석의 방법상 어떤 방법이 더 잘 적용될 수 있는 지 판단한다. 불연속면의 방향성, 확률밀도분포와 간격, 경사방향과 빈도수 및 연장성과 빈도수에 관하여 비교분석한 결과, 각 사면마다 대체로 서로 유사하게 분석되었다. 하지만 방향성 분석에서 사면 2에서는 서로 상이한 결과를 얻었으며, 이는 사면 2에 분포하는 절리군의 방향성은 절리의 길이와 빈도수에서 서로 다르며 선조사법을 이용하여 측정하였을 때 서로 다른 방향성을 보여주는 새로운 절리군의 출현을 의미한다. 절리의 확률밀도분포와 간격은 사면 3에서 높게 나타나며, 이는 사면 3을 구성하는 사질의 암석과 소습곡구조의 발달과 관련이 있는 것으로 사료된다. 선정된 세 사면의 안정성분석에서 정면적법과 선조사법의 비교 분석결과와 그리고 실제노두에서 발생한 사면파괴 양상과의 결과를 비교하였을 때 정면적법이 연구지역의 절취사면의 안정성 분석에서 더 세밀한 파괴유형을 예측할 수 있었으며 선조사법보다 더 유효한 방법으로 분석되었다. In relation to slope stability analysis, geologic characteristics and engineering properties of the discontinuities in three slopes selected are compared and analyzed by both square-inventory method and scanline survey. The aim of the study is in evaluating which method is applied better in slope stability analysis by comparing results of the two methods with those of direct observation on outcrop of slope failures generated. In each slope, results of comparative analysis among geologic and engineering properties are analyzed similarly one another. However, results of orientation analysis in slope 2 are different each other, which indicates orientation of joints in slope 2 depends on persistency and frequency of each joint and also indicates appearance of new joint set with different orientation. Probability density distribution and spacing in slope 3 are high in comparison to those in slope 2 and 3. The reasons are that distribution of psammitic rocks and development of minor folds in slope 3 unlike slope 2 and 3 are closely associated with development of joints. The research data indicate that the square-inventory method predicts more precise failure aspects and is more effective way than scanline survey in analyzing slope stability of the study area.

지질 구조에 의한 사면의 불안정성에 관한 연구: 충북 피반령 부근

정상원 ( Sang Won Cheong ),최병렬 ( Byoung Ryol Choi ) 대한지질공학회 2008 지질공학 Vol.18 No.4

절토사면의 안정과 관련하여 충북 청원군에서 보은군을 가로지르는 국도 25번을 따라 지질구조에 의하여 형성된 여러 종류의 사면 파괴유형을 사례 분석을 통하여 해석하고 사면의 불안정성에 영향을 끼치는 요인을 연구하였다. 노두의 발달이 양호한 3 지점을 선정하였으며, 정면적법을 이용하여 불연속면의 방향성, 연장성, 절리의 표면 거칠기 및 암석의 일축압축강도 등 공학적 특성을 분석하였다. 연구지역은 옥천습곡대에 해당되며, 미동산층의 석영편암과 규암과 운교리층의 천매암으로 구성된다. 이들 암석은 미약한 변성작용을 받은 변성퇴적암으로 구성되기 때문에 절리구조 이외의 불연속면 즉 편리와 벽개구조 등의 면구조와 습곡작용에 의한 지층의 굴곡현상이 잘 발달되어 있다. 초기의 광역습곡구조와 후기의 중첩습곡구조의 발달에 따른 절리구조의 형성으로 지층의 주향에 평행하거나 수직한 절리군 및 쐐기형 또는 가위형 절리군 등 다양한 형태의 절리가 형성되었으며 절리와 벽개구조 및 층리와 사면의 방향성이 서로 교차하여 여러 종류의 파괴양상을 일으키는 불안정 요인이 되었다. 습곡구조에 의해 사면의 방향과 층리의 방향성이 서로 일치하는 경우 평면파괴를 비롯하여 대규모 파괴를 유발시킬 수 있는 요인이 많았으며, 사면과 층리의 방향성이 서로 고각으로 교차하는 지역에서는 절리군과 벽개의 교차에 의하여 지역적인 소규모의 파괴양상을 보이는 것으로 분석되었다. Types of slope failure related to cut slope stability are interpreted through case analyses, and also factors affecting structurally controlled instability investigated, which are developed by geologic structures along a national road No. 25 across the Cheongwon and Boeun-Guns, Chungbuk. Engineering properties such as orientation, persistence, roughness and uniaxial compressive strength of joints are analyzed by square-inventory method in three areas with well-preserved outcrops. The study area is located in Ogcheon folded bet, and are composed of quartzschist and quartzite in the Midongsan Formation and phyllite in the Ungyori Formation. Flexural beds by folding, schistosity and cleavage besides joints are developed due to slight metamorphism. Various types of joints developed by folding are formed such as strike-parallel, strike-perpendicular, wedge and wrench joint sets by both initially regional and later superposed folding. Factors of slope instability are created by crossing the orientations of joint, cleavage, bedding and slope one another. In the case that the orientation of a slope is coincident with one of beds, factors causing large-scale failure including plane failure are increased greatly. Also in the region that orientations of the slope and bed are crossed each other at high angle, only local and minor failures are shown in the slope.

서울시 북동부의 서울화강암에 대한 불연속면의 특성

정상원 ( Sang Won Cheong ),정상용 ( Sang Yong Chung ) 대한지질공학회 2002 지질공학 Vol.12 No.2

서울화강암의 암반 공학적 특성

정상원 ( Sang Won Cheong ),정상용 ( Sang Yong Chung ) 대한지질공학회 2002 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2002 No.-

지질 구조에 의한 사면의 불안정성에 관한 연구: 충북 피반령 부근

정상원 ( Sang Won Cheong ),최병렬 ( Byoung Ryol Choi ) 대한지질공학회 2008 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2008 No.-

삼천지역 이천화강편마암의 암석화학과 지질구조

정원석(Won Seok Cheong),정상원(Sang Won Cheong),나기창(Ki Chang Na) 한국암석학회 2006 암석학회지 Vol.15 No.1

영남육괴 북동부에 위치하는 삼척시 남부의 영남육괴 변성암류 중에서 흑운모화강편마암(이천화강편 마암)에 관하여 암석화학적인 연구를 수행하였다. 이 지역은 호산라 편암 및 편마암류, 이천 화강편마암, 우백질 화강암, 홍제사 화강암 캠브리아기 퇴적암류, 백악기 퇴적암류 및 산성화산암류로 구성되어 있다. 호산 리층은 주로 석영 +K장석 + 사장석 + 흑운모 + 백운모 + 석류석 ± 근청석 ± 규선석으로 구성되어 있다. 이천 화강편마암은 호산리층과 유사한 광물조합을 나타내며 엽리의 발달이 미약한 괴상의 화강섬록암질 암체이다. 이러한 광물조성에 따라 이 지역은 크게 석류석대와 규선석대로 나눌 수 있다. 이천리 지역의 이천 화강편마암과 우백질화강암의 주원소, 미량원소 및 희토류 원소 분석결과는 호산리층이 기원암임을 지시하는 이질기원암의 심용작용에 의해서 형성된 것으로 나타난다 CaO 및 Al₂O₃의 경향성과 Rb, Sr, Ba과 같은 미량원소는 마그마 형성 이후에 사장석의 분별정출 작용이 일어났음을 지시한다. 화강암질 암의 형성 환경은 전반적으로 충돌대와 관련된 환경을 지시하여 인근지역의 화강암질암의 생성환경과 일치한다. 전반적인 단층은 N54°W/77°SW, N49°W/81° NE, Nl0° W/38°NE 방향의 단층이 현저하다. 단층의 전단감각 및 지형적 형태로 미루어 볼 때, 이 지역은 융기와 횡압력을 동시에 받은 것으로 추측된다. 단층 형성연대는 이 지역에 분포하는 암맥류를 단절하는 재활성 절리로 볼 때 제3기 이후일 것으로 보인다. 호산리층과 이전화강편마암 엽리의 최대 집중군은 각각 N89°E/55°SE과 N80°E/45°SE로 나타나 유사한 변형작용을 받았을 것으로 추정된다. Metamophic rocks of Samcheog area, northeastern Yeongnam massif, was studied petrochemically. This area includes Precambrian Hosanri Formation (schists and gneisses) and granitoid (Icheon granitic gneiss, leucocratic granite and Hongjesa granite), Cambrian sedimentary rocks, and Cretaceous sedimentary and acidic volcanic rocks. Hosanri formation is composed of quartz + plagioclase + K-feldspar + biotite + muscovite + granet ± cordierite ± sillimanite. Mineral assemblage of biotite granitic gneiss, which is massive granodioritic rock with weak foliation, is similar to Hosanri formation. According to mineral assemblages, metamorphic rocks of studied area can be divided into two metamorphic zones (garnet and sillimanite zones). From Icheonri area, major, trace and rare earth element data of biotite granitic gneiss and luecocratic granite suggest that source rock is pelitic rocks of Hosanri formation and source magma was formed by anatexis and experienced fractionation of plagioclase. Trace element diagram show collisional environment such as syn-collisional, volcanic arc granite. Orientation of faults in study area have three maximum concentrations, N54° W/77° SW, N49° W/81° NE and N10° W/38° NE. Structure analysis suggests that faults in study area ware formed by uplift and compression. Faulting age is guessed after Tertiary because some shear joints is developed in dikes to intrusive Cretaceous acidic volcanic rock. Hosanri formation and Icheon granitic gneiss had experienced similar deformation history because they have maximum concentration to foliations, N89° E/55° SE and N80° E145° SE, respectively.

터널 굴착에 의한 화강암 대수층의 수리 수문 및 지하수위변동 분석

정상용 ( Sang Yong Chung ),김병우 ( Byung Woo Kim ),강동환 ( Dong Hwan Kang ),심병완 ( Byoung Ohan Shim ),정상원 ( Sang Won Cheong ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.4

수락산 터널지역 내 8개 시추공에서 조사된 기반암의 평균 수리전도도 2.64×10-8m/sec, 평균 RQD 78%, 평균공극율 0.51% 및 지하수위는 77.06~125.97 m의 범위이었다. 지하수위와 표고간의 회귀분석 결과를 이용하여 수락산 터널 지역내 두 개의 정상부에서 지하수위를 추정하여 구한 터널 구간의 평균적인 수평수리경사는 0.267 이었다. 수락산 터널 구간에서 현장투수시험에 의해 구해진 최소 수리전도도는 5.56×10-9m/sec, 최대 수리전도도는 6.12×10(-8)m/sec, 평균 수리전도도는 2.64×10(-8) m/sec 이었다. 최소, 최대 및 평균 수리전도도와 평균적인 수평수리경사를 이용하여 산정된 수락산터널 구간 내에서의 단위 길이 당 지하수 유출량은 각각 0.00585 m2/day, 0.06434 m2/day 및 0.02775 m2/day 이었다. 물수지분석에 의한 연구지역 내 단위함양유역 당 순수지하수함양율은 224 mm/yr로 산정되었다. 터널굴착이 완료된 후 최소, 최대 및 평균 수리전도도를 적용한 지하수위 변동예측 모사에 의하면 수리전도도가 낮을수록 터널 내로의 유출량은 적었지만, 지하수위 강하량은 크게 나타났다. 그리고, 최대 수리전도도를 적용한 모사 시에는 터널로의 유출량이 크지만, 대수층으로의 충진이 빠르게 발생하여 지하수위가 짧은 시간에 회복되었다. Average hydraulic conductivity was 2.64× 10(-8) m/sec, average RQD was 78%, average porosity was 0.51%, and range of groundwater level was 77.06~125.97 m by measured in 8 boreholes at the Surak Mt. tunnel area. Groundwater level of two peaks in the Surak Mt. tunnel area were estimated through linear regression analysis for groundwater level versus elevation. And, average horizontal hydraulic gradient in the Surak Mt. tunnel area was calculated 0.267. Minimum, maximum, and average hydraulic conductivities that estimated by field tests were 5.56× 10(-9) m/ sec, 6.12× 10(-8) m/sec, and 2.64× 10(-8) m/sec, respectively. Groundwater discharge rates per 1 meter that estimated using minimum, maximum, and average hydraulic conductivities and average horizontal hydraulic gradient were 0.00585 m2/day, 0.06434 m2/day, and 0.02775 m2/day, respectively. Pure groundwater recharge rate per unit recharge area was calculated 223.96 mm/yr through water balance analysis. Prediction simulation of groundwater level fluctuation with minimum, maximum, and average hydraulic conductivities were conducted. Discharge rate into the Surak Mt. tunnel for minimum hydraulic conductivity was small, but groundwaer drawdown was highly. Discharge rate into the Surak Mt. tunnel for maximum hydraulic conductivity was higher, but groundwaer level was recovered quickly.

옥천대 제천 남부의 지질구조: 당두산변성암복합체의 상승과정과 그 의미

김유홍,김정환,정상원,Kihm, You-Hong,Kim, Jeong-Hwan,Cheong, Sang-Won 한국지구과학회 2000 韓國地球科學會誌 Vol.21 No.3

옥천대 내의 옥천누층군과 조선누층군의 경계지역인 제천시 남부의 금성지역 내에는 선캠브리아 기반암인 당두산변성암복합체와 조선누층군인 도리층, 그리고 이들을 관입한 쥬라기 제천화강암이 분포한다. 당두산변성암복합체는 석영편암, 운모편암, 규암 및 페그마타이트 등으로 구성되어 있으며, 도리층은 주로 엽리상 석회암으로 구성된다. 연구지역 내의 지층들에서는 고생대 이후에 최소한 세 번의 변형작용의 영향이 인지된다. 당두산변성암복합체는 연구지역 내에서 세 곳에 분포하는데, 두 곳은 단층과 관련되어 분포하고, 한 곳은 도리층 내에 내암군으로 분포하고 있다. 당두산변성암복합체의 상승과 관련하여 이 연구에서는 두 번째 변형작용의 산물인 월굴리 및 당두산드러스트와 세 번째 변형작용 이후의 정단층인 중보들, 고교, 중전리단층들에 의해 당두산변성암복합체가 상승하여 현재와 같은 분포 상태를 보이는 것으로 해석되었다. 연구지역 서쪽의 부산변성암복합체는 연성변형작용에 의해서 상승하여 옥천누층군 내에 노출된 것으로 보고되어 있으나, 당두산변성암복합체는 취성 내지 반취성 변형작용에 의해서 상승하였다. 기존에 보고된 옥천누층군과 조선누층군이 고생대 이후 받은 변형작용 순서에 의하면, 변형작용은 시간에 따라서 연성에서 취성으로 바뀐 것으로 보고되어 있다. 따라서 아직 그 지질시대는 규명되지 못 하였지만, 당두산변성암복합체의 상승은 부산변성암복합체의 상승보다 후에 일어난 것으로 생각된다. Keumseong area in the southern part of the Jecheon city, the Ogcheon Belt, consists of Precambrian Dangdusan Metamorphic Complex, Dori Formation of the Choseon Supergroup, and Jurassic Jecheon Granite. The Dangdusan Metamorphic Complex consists of quartz schist, mica schist. quartzite and pegmatite. The Dori Formation is composed of mainly laminated limestone. The rocks in the study area have been undergone at least three phases of deformations since Paleozoic period. The Dangdusan Metamorphic Complex is outcrop at three areas in the study area, which are exposed along the faults and occurred as inlier within the Dori Formation. Previous authors interpreted the uplift of the Dangdusan Metamorphic Complex by the Dangdusan Fault, but we could not find any evidences related to the Dangdusan Fault. Thus, we interpret the uplift of the Dangdusan Metamorphic Complex due to the D$_2$ Weolgulri and Dangdusan thrusts and post-D$_2$ Jungbodeul, Kokyo and Jungjeonri faults. The uplift of the Busan Metamorphic Complex to the west of the study area was interpreted by ductile deformation. However, the Dangdusan Metamorphic Complex is formed by brittle thrusts and faults in this study. According to deformation sequence, the characters of deformations in the Choseon and Ogcheon suprergroups had been changed from ductile to brittle deformations through the time. Therefore, we interpret the Dangdusan Metamorphic Complex is exposed later than the Busan Metamorphic Complex.

정면적법을 이용한 불연속면의 특성화 및 사면안정해석

최병렬(Byoung-Ryol Choi),정상원(Sang-Won Cheong) 한국암반공학회 2008 터널과지하공간 Vol.18 No.1

정면적법을 이용하여 연구지역의 사면 안정성 분석을 하였으며, 이 방법은 선조사 방법이나 면적조사법을 이용하는 것보다 빠르게 유추할 수 있는 방법이다. 연구지역은 충북 보은군 창리 일대에 속해 있는 옥천누층군의 지층으로 구성되어 있으며 연구지역을 포함하여 천매암으로 구성된 지층에서 여러 종류의 사면 파괴 유형이 발생했음을 관찰하였다. 이러한 변성퇴적암의 물리적 특성은 광물입자가 극세립질의 석영과 견운모로 구성되었으며 층리(또는 편리)구조와 파랑벽개구조를 따라 층리에 평행하게 배열되어 암석의 공학적 특성에 영향을 끼치는 것으로 분석되었다. 연구지역 내 3개 지점을 선정하여 각각 사면의 특성을 대표할 수 있는 3 1m × 1m 사면을 2 또는 3개소를 선택하여 사면 안정성분석을 시도하였다. 분석결과 정면적법을 이용한 사면의 안정성분석에서 3개 연구지점 모두에서 전도파괴와 쐐기파괴의 가능성이 매우 높은 것으로 분석되었으며 또한 연구지점 2의 경우 평면파괴의 가능성은 미약한 것으로 분석되었으나 실제 현장의 노두에서는 평면파괴가 발생한 곳이 다수 관찰되었다. 변성퇴적암에서는 화성암과는 다른 불연속면 구조인 층리(또는 편리)와 벽개구조가 함께 존재하기 때문에 사면 안정성 분석에서 절리구조와 더불어 반드시 고려해야 할 중요한 요소이다. The study shows a method called a square-inventory method, which is a better and faster method than scanline survey and window method for an analysis of slope stability. The study area is located in the Changri area, Boeun-Gun, Chungbuk, and consists of many formations of the Okcheon Supergroup. Various types of failure are observed from the phyllite including the rocks in the study area. The physical properties of meta-sedimentary rocks are that minerals of the rocks are composed of microcrystalline quartz and sericite, which are arranged parallel to bedding (or schistosity) and crenulation cleavage. Therefore, such properties affect geotechnical ones of the rock. The slope stability are analyzed by selecting 3 areas, each of which are divided into 2 or 3 slopes of 1m × 1m area that represent each of 3 investigation sites. The possibility of wedge and toppling failure is very high in all 3 areas by using square-inventory method. Although possibility of plane failure is weak in the investigation site 2, the plane failures are frequently found from the slope of site 2. The bedding (or schistosity) plane and cleavage, another types of discontinuity coexist in meta-sedimentary rocks unlike igneous rocks, and therefore are important factors to be considered together with joint structures in the analysis of slope stability.