1. 서 론
2. Mohr-Coulomb 파괴기준
2.1 삼축압축시험 결과를 통한 Mohr-Coulomb 파괴기준
2.2 압열인장시험과 일축압축시험 결과를 통한 Mohr-Coulomb 파괴기준
3. 제주도 화산암의 삼축압축시험 결과를 다룬 기존의 연구
4. 결과 및 분석
4.1 일축압축강도와 압열인장강도를 이용한 점착력 및 내부마찰각의 추정
4.2 일축압축강도 또는 압열인장강도를 이용한 점착력의 추정
4.3 일축압축강도 또는 압열인장강도를 이용한 내부마찰각의 추정
5. 결 론
1. 서 론
제주도의 지반은, 토사로 이루어진 얇은 표층 아래에 여러 차례의 화산활동으로 인하여 생성된 용암류 암반, 화산쇄설층 및 공동이 불규칙하게 발달된 층상구조로 이루어져 있으며, 지역마다 다양한 지질특성을 보이고 있다. 또한 용암류 암반은, 용암 속에 존재하던 휘발성분이 빠져나가지 못하여 굳으면서 형성된 기공(Vesicle)이 불규칙적으로 발달한 다공성 구조를 갖고 있다. 이러한 제주도의 독특한 지반특성으로 인하여, 제주도에서는 오래전부터 대규모 토목공사 및 지하수 개발에 있어서 수많은 시행착오를 경험하고 있으며(Kim, 2007), 최근에 들어 육·해상 풍력발전단지의 건설 및 항만·공항 등의 산업 인프라 확충에 대비하여 제주도 화산암석 및 암반에 대한 공학적 관점에서의 물리·역학적 특성 및 설계에 반영할 지반강도정수에 대한 심도 깊은 연구가 요구되고 있는 실정이다. 이러한 요구에 부응하여, 제주도의 여러 지역에서 채취된 화산암석 및 암반의 물리·역학적 특성과 관련하여 연구가 활발히 수행되어 왔다 (Kim and Choi, 1991; Eum, 2002; Kim, 2007; Nam et al., 2008a, 2008b, 2009; Cho et al., 2009; Moon et al., 2014; Yang, 2014, 2015a, 2015b, 2016, 2020; Yang and Sassa, 2016, 2017; Yang and Boo, 2019; Moon and Yang, 2020; Park and Moon, 2020).
암반의 설계강도정수를 결정하기 위해서는 충분한 수의 암석 공시체는 물론 이에 대한 일축압축시험, 인장시험 및 삼축압축시험 등 다양한 강도시험이 요구되며, 비용과 시간을 필요로 한다. 특히, 암석의 경우 이 밖의 지반을 구성하는 재료와 달리 재성형이 불가능하기 때문에 한정된 수의 암석 공시체를 이용하여 암석의 강도정수를 결정할 필요가 있으며, 이러한 이유로 하나의 암석 공시체를 이용한 강도시험방법(e.g. multi-stage test), 또는 저렴하고 신속한 시험을 통하여, 암석 또는 암반의 역학적 특성을 추정하기 위한 노력이 국내·외에서 이루어져 왔다(Bieniawski, 1974; Kahraman, 2001; Chang et al., 2006; Hoek, 2007; Zhang, 2010; Briševac et al., 2016; Kim, 2018; Aladejare et al., 2021).
제주도 화산암의 점착력과 내부마찰각의 추정과 관련하여, 암석의 다공성 구조의 특성을 나타내는 파라미터인 흡수율(Absorption) 또는 유효공극률(Effective porosity), 그리고 압열인장강도(Brazilian tensile strength, 이하 BTS)와 일축압축강도(Uniaxial compressive strength, 이하 UCS)를 이용한 연구 등(Yang, 2015b; Yang and Sassa, 2016, 2017; Moon and Yang, 2020)이 있지만, 현실적으로 암석 공시체에 대한 물성시험 없이 압열인장시험 또는 일축압축시험만을 수행하는 경우가 많으며, 두 강도시험을 함께 수행하는 예 또한 거의 찾아볼 수 없다. 그리고 Moon and Yang(2020)의 제주도 화산암의 BTS와 UCS를 이용한 점착력과 내부마찰각의 추정과 관련하여, 제주도 화산암의 흡수율(유효공극률)과 겉보기비중 사이에 존재하는 두 개의 선형 관계(Yang, 2014, 2015a)에 있어서 선형 회귀 (1)에 해당하는 제주도 화산암만을 대상으로 하고 있다. 여기서, 위에서 설명한 제주도 화산암의 흡수율(유효공극률)과 겉보기비중 사이의 관계와 관련하여 부연하자면, 제주도 화산암은, 흡수율(유효공극률)과 겉보기비중 사이의 관계로부터 두 개의 선형 관계(선형 회귀(1), 선형 회귀(2))로 구분할 수 있으며, 각각의 선형 관계에 따라 제주도 화산암의 UCS, 점착력 및 내부마찰각 등의 공학적 특성을 구분할 수 있다(Yang, 2014, 2015a, 2015b).
본 연구에서는, 제주도 화산암의 흡수율과 겉보기비중의 관계에 있어서 두 개의 선형 관계에 각각 해당하는 제주도 화산암을 대상으로, UCS·BTS를 이용하여 점착력과 내부마찰각을 간편하게 추정하기 위한 방법을 제시하기 위하여, 제주도 화산암석의 UCS와 BTS로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각, 그리고 UCS 또는 BTS로부터 각각 추정된 점착력 및 내부마찰각을 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각과 각각 비교하였으며, 퍼센트 오차 평균값을 이용하여 그 추정 정도를 분석하였다.
2. Mohr-Coulomb 파괴기준
이 장에서는, Mohr-Coulomb 파괴기준에 대해서 간단히 설명하고, Piratheepan et al.(2012)에 의해 제안된 BTS와 UCS를 이용한 점착력과 내부마찰각의 추정 방법에 대해서 기술하고자 한다.
2.1 삼축압축시험 결과를 통한 Mohr-Coulomb 파괴기준
암반역학의 파괴기준들 중의 하나인 Mohr-Coulomb 파괴기준은 수식이 단순하고, 이해하기 쉽고, 간단하게 사용할 수 있기 때문에 자주 이용되고 있다. 적어도 3개 이상의 서로 다른 구속압력 아래에서 이루어진 삼축압축시험 결과를 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 수직응력과 전단응력 평면상에 Mohr원을 도시함으로써, Mohr-Coulomb 파괴 포락선과 인장강도를 나타내는 최대인장기준선을 결정할 수 있다. 여기서 Mohr-Coulomb 파괴 포락선은 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, τf는 전단 파괴면을 따라 발생하는 전단응력 또는 전단강도, c는 점착력, σn은 전단면에 작용하는 수직응력, 그리고 ϕ는 내부마찰각을 의미한다.
또한 Mohr-Coulomb 파괴기준은 식 (2)와 같이 최대 주응력(σ1)과 최소 주응력(σ3)의 관계로 표현할 수 있으며, 식 (2)는 식 (3)과 같이 다시 쓸 수 있다.
여기서, σc는 UCS, k는 최소 주응력과 최대 주응력 사이에 존재하는 직선의 기울기를 의미한다. 그리고 내부마찰각과 점착력은 식 (4)와 식 (5)를 이용하여 계산할 수 있다.
2.2 압열인장시험과 일축압축시험 결과를 통한 Mohr-Coulomb 파괴기준
암석에 대한 압열인장시험과 일축압축시험의 수행 시, 등방성 암석 공시체의 중심에 작용하는 최소 주응력(σ3)과 최대 주응력(σ1)을 식 (6)과 식 (7)과 같이 나타낼 수 있으며(Jaeger et al., 2007), 이러한 응력상태를 나타내는 Mohr원을 수직응력과 전단응력의 평면상에 도시하면, Fig. 2와 같다.
여기서, σt는 인장강도, P는 파괴하중, D는 암석 공시체의 직경, t는 암석 공시체의 길이, σc는 UCS를 나타낸다.
Fig. 2에 도시된 Mohr원으로부터 식 (8)과 식 (9)와 같은 삼각함수를 얻을 수 있으며, 식 (8)과 식 (9)로부터 내부마찰각과 점착력의 관계식을 식 (10)과 식 (11)과 같이 얻을 수 있다.
3. 제주도 화산암의 삼축압축시험 결과를 다룬 기존의 연구
이 장에서는, 제주도 화산암 암석에 대한 삼축압축시험 결과 등을 다룬 기존의 연구를 간단히 서술하였으며, 그 결과를 표로 정리하였다. 각각의 표에는, 암석의 삼축압축시험 결과를 이용하여, 2.1장에서 기술한 방법을 통하여 산정된 점착력 및 내부마찰각과, 삼축압축시험 결과 중에서 0 ≤ σ3 / σc < 0.5인 압축파괴영역에 적어도 4개의 결과를 포함하는 암석을 대상으로, 비선형 회귀분석을 통하여 도출된 Hoek-Brown 계수(mi)를 나타내었다. 그리고 이와 함께 각각의 암석에 대한 UCS와 BTS를 암석 공시체의 직경 또는 형상의 영향을 고려하여 아래에 기술한 방법을 이용하여 교정하였으며, 교정된 UCS와 BTS를 이용하여, 2.2장에서 기술한 방법으로부터 산정된 점착력과 내부 마찰각을 함께 나타내었다.
UCS의 교정과 관련하여, Hoek(2007)은 암석 공시체의 직경에 대한 영향을 교정하기 위하여 식 (12)를 제안하고 있다. 그리고 BTS의 교정과 관련하여, Thuro et al.(2001)에 의하면, BTS는 암석 공시체의 직경에 대한 영향 보다는 형상의 영향을 크게 받으며, Yu et al.(2006)는 암석 공시체의 형상을 고려한 BTS의 교정식을 식 (13)과 같이 제시하고 있다. Table 1, 2 및 3에 각각 나타낸 σc50는 식 (12)에 의해 교정된 직경이 50mm인 암석 공시체의 UCS 값이며, σt'는 식 (13)에 의해 교정된 BTS 값을 나타내고 있다.
Table 1.
Summary of the mechanical characteristics for Pyoseonri basalt, Trachy-basalt and Scoria (Kim, 2007)
σ3: Minimum principal stress, σ1: Maximum principal stress, σc50: Uniaxial compressive strength corrected by Eq. (12), σt: Brazilian tensile strength measured by Brazilian test, σt': Brazilian tensile strength corrected by Eq. (13), mi: Hoek-Brown constant, which was calculated from nonlinear regression analysis over a confining stress σ3 ranging from 0 to 0.5σc, c: Cohesion, ϕ: Internal friction angle.
여기서, σc50은 직경(D)이 50mm인 암석 공시체의 UCS(C-UCS), σc는 측정된 UCS를 나타낸다.
여기서, σt'는 암석 공시체의 형상(t/D)을 고려한 BTS(C-BTS), σt는 측정된 BTS를 나타낸다.
Kim(2007)은 서귀포시 성산읍 삼달리 일대에서의 시추를 통하여 채취된 각각의 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아에 대한 암석 공시체(D: 43mm, H: 86mm; H: 암석 공시체의 높이)를 제작하여, 비중, 흡수율 등의 물성시험 및 일축압축시험, 압열인장시험(t/D=2), 삼축압축시험 등의 강도시험을 수행하였으며, 각각의 암석에 대한 물성 및 강도 값을 보고하고 있다. 표선리 현무암, 조면암질 현무암 및 스코리아에 대한 다양한 강도시험의 결과를 Table 1에 각각 정리하였다(여기서, 스코리아에 대한 삼축압축시험 결과의 경우, 0 ≤ σ3 / σc < 0.5 범위 안에 드는 자료의 수가 적은 관계로 스코리아의 mi값은 제외함).
제주 광역경제권 R&D사업의 제주 해역 특성에 적합한 해상풍력발전기의 설치를 위한 지반설계기술 개발의 일환으로, 2012년에서 2014년까지 약 3년간에 걸쳐 제주도 북동부 육·해상, 남동부 해상 및 북서부 해상에서 시추가 이루어졌으며, 채취된 암석에 대하여 KS 및 ASTM 시험규정에 입각한 다양한 물성 및 강도시험이 수행되었다(Yang, 2014, 2015a, 2015b, 2016). 제주도 북동부 육·해상, 남동부 해상 및 북서부 해상에서 채취한 현무암 암석의 다양한 강도시험 결과를 Table 2에 각각 정리하였다.
Table 2.
Summary of the mechanical characteristics for basalts sampled in northeastern, southeastern and northwestern Jeju Island (Yang, 2015b, 2016, 2020)
Uniaxial compressive strengths (σc) of the intact rocks in Southeastern and Northwestern offshore were estimated by Mohr-Coulomb failure criterion in terms of principal stresses, namely σ1=σc+kσ3.
Diameters of the intact rock specimens used in the uniaxial and triaxial compression tests and Brazilian tests (Avg.±SD): 50.35±0.65 (Northeast), 50.56±0.26 (Southeastern offshore), 49.73±0.86 (Northwestern offshore).
마지막으로, 제주도 남부 G 항(port) 지반조사를 통하여 채취된 현무암에 대한 KS 및 ASTM 시험규정에 입각한 다양한 강도시험 결과를 Table 3에 정리하였다.
Table 3.
Summary of the mechanical characteristics for the basaltic intact rock specimens sampled at G port in Jeju Island (Moon and Yang, 2020)
4. 결과 및 분석
이 장에서는, Table 1, 2, 및 3에 나타낸 제주도 화산암의 교정일축압축강도(이하 C-UCS)와 교정압열인장강도(이하 C-BTS)로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각, C-UCS 또는 C-BTS로부터 각각 산정된 점착력 및 내부마찰각을 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각과 각각 비교하고자 한다. 그리고 서로 다른 방법으로부터 산정된 점착력과 내부마찰각의 추정 정도를 비교·분석하기 위하여, 각각의 값에 대한 퍼센트 오차(Percent error, PE)와 PE의 평균(이하 PEavg)을 식 (14)와 식 (15)를 이용하여 계산하였다(여기서, PEavg의 값이 작을수록, 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각에 가까운 값을 추정하고 있음을 의미하며, 본 연구에서는 정도가 높은 점착력 및 내부마찰각을 추정하고 있다고 기술하고 있음).
여기서, αtriaxial는 삼축압축시험 결과로부터 계산된 값, αother는 삼축압축시험 이외의 결과로부터 계산된 값, N은 데이터의 수를 각각 나타낸다.
4.1 일축압축강도와 압열인장강도를 이용한 점착력 및 내부마찰각의 추정
Table 1, 2, 및 3에 나타낸 제주도 화산암의 C-UCS와 C-BTS로부터 산정된 점착력(cUCS-BTS) 및 내부마찰각(ϕUCS-BTS)과 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력(cM-C) 및 내부마찰각(ϕM-C)의 관계를 Fig. 3에 나타내었다. cUCS-BTS와 cM-C의 관계(Fig. 3(a)) 및 ϕUCS-BTS와 ϕM-C의 관계(Fig. 3(b))를 통하여, 위의 서로 다른 방법을 통하여 산정된 점착력 및 내부마찰각은 각각 1:1의 관계를 나타내는 파선 주위에 분포하고 있음을 알 수 있으며, 각각의 관계의 PEavg값은 23.43%와 13.09%이었다. 여기서, Fig. 3에 나타낸 Kim(2007), Northeast, G port의 암석은, 서론에서 설명한 제주도 화산암의 흡수율과 겉보기비중의 관계에 있어서 선형 회귀 (1)에 해당하며, Southeast 및 Northwest offshore의 암석은 선형 회귀 (2)에 각각 해당한다(Yang, 2014, 2015a).
한편, 위의 결과(특히, Fig. 3(a))에서 Kim(2007)의 데이터가 그 밖의 데이터에 비해 1:1 관계를 나타내는 파선에서 떨어져 있음을 알 수 있다. 이는 Kim(2007)에서 수행한 강도시험에서 사용된 공시체의 규격과 Table 2와 3에 나타낸 강도시험에서 사용된 공시체의 규격의 상이(相異)에 따른 영향으로 사료된다. 구체적으로 설명하자면, Kim(2007)의 데이터는 BX규격의 시추공으로부터 채취된 암석 공시체에 대한 강도 값이며, 압열인장시험의 경우 공시체의 형상이 t/D=2인 공시체에 대하여 시험을 수행하고 있다. 한편, Table 2와 3에 나타낸 데이터는 NX규격의 시추공으로부터 채취된 암석 공시체에 대한 강도 값이며, 압열인시험의 경우 KS 시험규정에 따라 공시체의 형상이 t/D≈0.5인 공시체에 대하여 시험을 수행하고 있다(Table 2 and 3; KS 시험규정: t/D=0.5~1). 이러한 이유로, Fig. 3(a)와 3(b)에 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 PEavg값을 함께 나타내었으며, 각각의 관계의 PEavg값은 13.66%와 11.68%로서, Table 1, 2, 및 3에 나타낸 모든 데이터에 대한 PEavg값에 비해 작은 값을 나타내고 있으며, 추정 정도가 증가하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 아래에서는 Table 1, 2 및 3에서 제시된 모든 데이터에 대한 분석과 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우에 대한 분석을 함께 수행하였다.
4.2 일축압축강도 또는 압열인장강도를 이용한 점착력의 추정
이 장에서는, 제주도 화산암의 C-UCS 또는 C-BTS를 각각 이용하여 점착력을 추정하고, 그 추정 정도를 살펴보고자 한다. Fig. 4와 Fig. 5에 각각 나타낸 제주도 화산암의 C-UCS와 점착력(cM-C)의 관계, 그리고 C-BTS와 점착력(cM-C)의 관계를 통하여, Table 1, 2 및 3에 나타낸 모든 데이터에 대한 각각의 관계의 결정계수(R2)는 0.7이상으로 높은 상관관계에 있으며, Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우, 각각의 관계의 결정계수(R2)는 보다 증가하고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과를 통하여, C-UCS 또는 C-BTS를 이용하여 점착력을 충분히 추정할 수 있으며, Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 선형 회귀식을 이용할 경우, 보다 정도가 높은 점착력을 추정할 수 있음을 알 수 있다.
C-UCS 또는 C-BTS로부터 각각 추정된 점착력의 추정 정도를 검토하기 위하여, Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 선형 회귀식을 이용하여 C-UCS 또는 C-BTS로부터 각각 추정된 점착력의 PEavg값을 Fig. 6에 나타내었다. 또한, Fig. 6에는 4.1장에서 검토한 C-UCS와 C-BTS로부터 산정된 점착력의 PEavg값(Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우)도 함께 나타내었다. Fig. 6의 결과로부터, C-UCS와 점착력의 선형관계를 이용하여 추정된 점착력의 PEavg값이 가장 작은 값을 나타내고 있으며, 이는 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력에 가장 가까운 값을 추정하고 있음을 의미한다. 위의 결과를 통하여, 점착력을 추정하기 위해 제시된 3가지의 방법 중에서 정도가 높은 점착력을 추정하기 위해서는 Fig. 4에 나타낸 C-UCS와 점착력 사이의 선형 관계를 이용하는 방법이 가장 바람직하다고 사료된다.
Fig. 6
The percent error averages of the estimated values of cohesion from corrected uniaxial compressive strength and/or corrected brazilian tensile strength excluding the results of Kim (2007)
4.3 일축압축강도 또는 압열인장강도를 이용한 내부마찰각의 추정
이 장에서는, C-UCS 또는 C-BTS를 각각 이용하여 내부마찰각을 추정하고, 그 추정 정도를 비교·분석하고자 한다. C-UCS 또는 C-BTS를 각각 이용하여 내부마찰각을 직접적으로 추정하기 위하여, C-UCS 또는 C-BTS와 내부마찰각(ϕM-C) 사이의 각각의 상관관계를 살펴보았지만, C-UCS 또는 C-BTS와 ϕM-C 사이에는 유의한 상관관계를 확인할 수 없었으며, Fig. 4에 나타낸 C-UCS와 점착력(cM-C) 사이의 선형 관계와 식 (5)를 내부마찰각에 대하여 나타낸 식 (16)을 이용하여 내부마찰각을 직접적으로 추정할 수 있음을 알 수 있었다.
아래에서는, C-UCS 또는 C-BTS를 이용하여 간접적으로 내부마찰각을 추정하는 방법에 대해서 검토하고자 한다. Hoek-Brown 계수(mi)는 암석의 마찰 특성과 관련이 있으며(Hoek, 2007), Yang(2016)은 내부마찰각과 mi 사이에 높은 상관관계가 있음을 보고하고 있다. 또한, Yang(2020)에 의하면, 제주도 현무암의 C-UCS 또는 C-BTS를 이용하여 mi를 추정할 수 있음을 보고하고 있다. 이러한 기존의 연구결과를 바탕으로, Table 1, 2 및 3에 나타낸 제주도 화산암의 mi와 ϕM-C의 관계와 이에 대한 비선형 회귀분석을 통하여 도출된 회귀식 및 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 비선형 회귀식을 Fig. 7에 나타내었다. 그리고 Yang(2020)이 제시한 C-UCS와 mi/C-UCS의 관계 및 C-BTS와 mi/C-BTS의 관계에 대하여 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 비선형 회귀식을 추가하여 Fig. 8과 Fig. 9에 각각 나타내었다. Fig. 8과 Fig. 9에 나타낸 각각의 관계에 있어서, 위에서 수행한 분석결과와 같이 Table 1, 2 및 3에 나타낸 모든 데이터에 대한 각각의 관계의 결정계수(R2)에 비해 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 결정계수(R2)가 높으며, Fig. 8과 Fig. 9에 나타낸 비선형 회귀식을 이용하여, C-UCS 또는 C-BTS로부터 mi를 추정할 수 있으며, Fig. 7에 나타낸 비선형 회귀식을 이용하여 mi로부터 내부마찰각을 추정할 수 있음을 알 수 있다. 아래에서 수행되는 내부마찰각의 추정 방법에 따른 추정 정도의 비교·분석에서는 Kim(2007)의 데이터를 제외한 경우의 비선형 회귀식을 이용하여 추정된 내부마찰각에 대하여 검토하고자 한다.
Fig. 8
Relation between corrected uniaxial compressive strength (C-UCS) and mi/C-UCS (Adapted from Yang (2020))
Fig. 9
Relation between corrected brazilian tensile strength (C-BTS) and mi/C-BTS (Adapted from Yang (2020))
위에서 기술한 내부마찰각의 추정 방법에 따른 추정 정도를 비교·분석하기 위하여, Fig. 4에 나타낸 C-UCS와 점착력(cM-C) 사이의 선형 관계를 이용하여 식 (16)으로부터 추정된 내부마찰각, C-UCS 또는 C-BTS로부터 추정된 mi를 이용하여 추정된 내부마찰각의 PEavg값을 Fig. 10에 나타내었다. 또한, Fig. 10에는, 4.1장에서 C-UCS와 C-BTS로부터 산정된 내부마찰각에 대한 PEavg값도 함께 나타내었다. Fig. 10의 결과를 통하여, 식 (16)으로부터 추정된 내부마찰각의 PEavg값이 가장 작은 값을 나타내고 있으며, 이는 삼축압축시험 결과로부터 산정된 내부마찰각에 가장 가까운 값을 추정하고 있음을 의미한다. 위의 결과를 통하여, 내부 마찰각을 추정하기 위하여 제시된 4가지의 방법 중에서 정도가 높은 내부마찰각을 추정하기 위해서는, Fig. 4에 나타낸 C-UCS와 점착력 사이의 선형 관계와 식 (16)을 이용하는 것이 가장 바람직하다고 사료된다.
Fig. 10
The percent error averages of the estimated values of internal friction angle from Eq. (16), Hoek-Brown constant and both corrected uniaxial compressive strength and corrected brazilian tensile strength excluding the results of Kim (2007)
5. 결 론
본 연구에서는, 제주도 화산암의 일축압축강도·압열인장강도를 이용하여 점착력과 내부마찰각을 추정하기 위한 방법을 제시하기 위하여, 제주도 화산암석의 일축압축강도와 압열인장강도로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각, 그리고 일축압축강도 또는 압열인장도로부터 각각 추정된 점착력 및 내부마찰각을 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각과 각각 비교·분석하였으며, 퍼센트 오차의 평균(PEavg)을 이용하여 그 추정 정도를 살펴보았다. 얻어진 결과를 종합하면 다음과 같다.
(1) 제주도 화산암의 일축압축강도·압열인장강도를 이용하여 점착력 및 내부마찰각을 추정할 수 있는 다양한 방법을 제시하였다.
(2) 위의 다양한 방법으로부터 추정된 점착력 및 내부마찰각에 대한 PEavg값의 비교·분석을 통하여, 제주도 화산암에 대한 삼축압축시험 결과로부터 산정된 점착력 및 내부마찰각에 가장 가까운 점착력과 내부마찰각(정도가 높은 점착력 및 내부마찰각)을 추정하기 위해서는, Fig. 4에 나타낸 일축압축강도와 점착력의 선형 관계와 식 (16)을 이용하는 방법이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(3) 본 연구에서 제시한 추정방법은, 제주도 화산암에 대한 예비설계에 있어서 유용하게 이용할 수 있을 것이라 사료되며, 제주도 화산암의 정도가 높은 점착력과 내부마찰각을 추정하기 위해서는, Fig. 4에 나타낸 결과로부터 알 수 있듯이, 연암과 경암에 해당하는 제주도 화산암의 대한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
