제주학 아카이브

연세대학교 공학대학원 석사학위 논문

 본 연구에서는 제주도 화산암의 역학적 특성을 규명하기 위하여 제주도 4개 지역의 지중 및 채석장에서 코어상태의 시료를 채취하여 코어성형기로 성형한 뒤 유공질과 무공질 시료로 구분하여 강도 및 비중과 흡수율 시험을 실시하였다. 강도시험장비는 MTS사의 MTS 810 Material Testing System을 사용하고 비중 및 흡수율 시험은 크라이스사의 0.1g 정밀도에 총중량 25kg용 전자식 저울을 사용하였다. 시험방법은 일축압축시험, 압열인장시험 및휨시험을 시행하여 하중-변위곡선에 의해 강도를 측정하고, 건조 및 습윤상태의 무게를 측정하여 비중 및 흡수율을 구하였다. 시험결과 압축강도는 유공질 시료가 312kgf/㎠∼510kgf/㎠이며 파괴형태는 연성파괴 및 잔류응력을 나타냈고, 무공질 시료는 524kgf/㎠∼1,119kgf/㎠으로 중심축을 기준으로 45도로 파괴되었다. 인장강도는 유공질 시료가 21kgf/㎠∼49kgf/㎠이며 압축강도에 대한비율이 1/10정도로 일반적인 암석의 압축강도 비율 1/10 ∼1/30 정도인 것과 비교할 때 비교적 큰 값을 나타내고 파괴형태는 중심부를 기준으로 수직, 수평 방향으로 파괴되었으며, 무공질 시료는 47kgf/㎠∼77kgf/㎠의 강도로 수직방향으로만 파괴가 일어났다. 휨강도는 유공질 시료가 30kgf/㎠∼120kgf/㎠, 무공질 시료는 82kgf/㎠∼106kgf/㎠으로 인장강도와 비교했을 때 약 2배의 강도를 보이며, 압축시험이나 인장시험과는 달리 잔류응력이 없이 급격한 취성파괴가 일어났다. 비중은 유공질 시료가 2.298∼2.528인 것에 비해 무공질 시료는 2.619∼2.823으로 약 12%정도 높게 나타나고, 흡수율은 유공질 시료 1.4%∼2.6%에 비해 무공질 시료는 0.8%∼1.5%로 약 40%정도 낮게 나타나 공극의 정도에 따라 비중 및 흡수율의 차이가 매우 큰 것으로 나타났다. 또한, 국내 화강암과의 비교 분석에서는 강도가 1/2∼1/5로 비교적 작고, 비중은 5%정도 크며, 흡수율은 5∼9배로 매우 높은 것으로 나타났다. 이것은 구성물질과 생성과정에 의한 공극의 영향으로 강도는 저하되고 흡수율은 높은 것으로 판단되며, 비중이 화강암보다 큰 것으로 보아 화강암보다 조밀한 구조로 판단된다. 기존 현무암에 대한 비교는 기존 자료가 매우 미비하여 상대적인 비교분석은 곤란하나, 입수한 자료에 의해 상대평가만 시행한 결과, 기존자료에 비해 압축강도는 1/2배, 인장강도는 1/4∼1/5 정도로 매우 작고, 비중은 2.07∼2.7로 시험결과와 거의 동일하나 흡수율은 1.76%∼3.94%로 시험결과치 0.8%∼2.6%과 크게 상이한 것으로 나타났다.