불연속면

- 절리(모든 암반), 층리(퇴적암), 엽리(변성암), 단층·파쇄대(대규모 지질구조) 등 암석의 물리적 연속성이 끊겨있는 면을 불연속면(Discontinuities in Rock Mass)라 한다.

 

- 불연속면이 암반의 거동을 지배하기 때문에 불연속면의 공학적 특징과 기하학적 요소를 파악해야 한다.

- 파괴란, 응력의 큰 증가 없이 변형이 크게 증가해 역학적 저항기능을 상실한 상태

 

불연속면은 성인(成因) 또는 형상(形狀)에 따라 다양하게 나누어지는데, 대부분의 공사현장 지반조사에서 단층(fault), 절리(joint) 및 습곡(fold)이 문제이다.

 

※ 암석(Rock)

- 무결함으로 이루어진 여러 종의 광물의 집합체(유기물이 자연적인 덩어리를 이루거나 집합체를 형성)

 

※ 암반(Rock mass)

- 암석과 불연속면을 포함한 암체(rock mass)를 의미

- 암석강도가 아무리 높다 해도 불연속면에서 파괴가 우선적으로 일어날 수 있기 때문에 안정성은 암석자체의 평가보다는 암반전체를 평가하는 것이 중요

 

 

단층, 절리, 습곡은 모두 지각변동으로 인해 생성되는 지질구조입니다. 

1. 단층 (fault)
- 지각변동으로 인한 응력으로 암반에 파괴면이 생기고, 이를 따라 상대적 변위가 발생한 것
- 단층면을 따라 암석이 부서져 지하수가 흐르고, 풍화된 파쇄대가 형성됨
- 단층을 가로지르는 구조물 설치 시, 전단변형으로 인한 붕괴 위험 존재
- 터널 계획 시 단층을 피하는 것이 좋으며, 불가피한 경우 위치와 방향을 신중히 선정해야 함

2. 절리 (joint)
- 저온・저구속압력 상태에서 큰 응력이 작용하면 취성파괴가 일어나, 규칙적인 파괴면인 절리가 형성됨
- 절리면은 상대적 변위가 거의 없어, 단층이나 파쇄대만큼 심각한 문제를 야기하지 않음
- 그러나 암반사면 안정성 검토와 터널 지보공 설계 시 절리의 방향, 밀도, 간격, 지하수 존재 여부 등을 파악해야 함

3. 습곡 (fold)
- 고온・고구속압력 상태에서 작은 응력으로도 암석이 소성변형을 일으켜 층상구조가 파곡으로 변형된 구조
- 요(凹)모양의 향사 구조와 철(凸)모양의 배사 구조로 구분됨
- 단층이나 파쇄대 부위의 암석은 취약해져 침식이 촉진되어 습곡이 형성되는 경우가 많음
- 터널공사 시, 배사축면을 횡단하면 갱문부에 지압이 집중되고, 향사축면을 횡단하면 중앙부에 지압이 집중되어 측벽 지보공 설치가 어려워짐

이와 같이 단층, 절리, 습곡은 각각 다른 형성 메커니즘과 특징을 가지고 있으며, 건설 프로젝트에서 이를 고려하여 적절한 대응책을 마련해야 합니다.

 

 

 

불연속면의 방향성 표시방법

 ① 주향(strike)

∙ 불연속면과 수평면의 교선방향을 나타내며, 북쪽을 기준으로 표시한다.

∙ 표시 예)

 

- N45E : 교선의 방향이 북동방향으로 45°인 경우

- N30W : 교선의 방향이 북서방향으로 30°인 경우

 

② 경사(dip)

∙ 불연속면의 최대 경사각도를 나타내며 수평면으로부터 아랫방향으로 이루어진 각도이다.

∙ 표시 예)

   - 60° SE : 경사각이 60°이며, 경사방향은 남동쪽이다.

      (이 때의 주향은 N45E 등의 복동방향이다.)

    - 50° SW : 경사각이 50°이며, 경사방향은 남서쪽이다.

      (이 때의 주향은 N30W 등의 북서방향이다.)

 

③ 경사방향(dip direction)

 ∙ 경사(dip)를 수평면에 투사하여 북쪽으로부터 시계방향으로 잰 각도를 말한다.

 ∙ 경사의 방향과 주향은 반드시 직각을 이룬다.

 ∙ 표시 예)

     - 135° : 주향이 N45E인 경우의 경사방향은 90° + 45° = 135°

     - 240° : 주향이 N30W인 경우의 경사방향은 360° - 30° - 90° = 240°

 

 ④ 불연속면의 방향성 표시방법

 ∙ 주향과 경사로 표시(strike and dip)

 - 표시 예 1) N45E, 60° SE

 - 표시 예 2) N30W, 50° SW

 

 ∙ ‘경사방향/경사’ 로 표시(dip direction/dip)

 - 표시 예 1) N45E, 60° SE → 135°/60°로 표시

 - 표시 예 2) N30W, 50° SW → 240°/50°로 표시