Abstract
This study examines how rock condition affects the variation of the chargeability and electrical resistivity of the rock. In the theoretical study, the relationship correlating chargeability with the variables affecting it is derived. A parametric study utilizing the derived relationship reveals that the size of narrow pores ($r_1$) is the most influential factor on chargeability, and the salinity of pore water ($C_0$) is the second. In the laboratory experiments, small scale rock fracturing zone is modelled using sand stone. Chargeability and resistivity are measured by changing the size of the joint aperture, the location of fractured zone and the existence of clay gouge and/or clay layer which shows lower chargeability than the sand stone layer in the multi-layered ground. Test results show that chargeability is controlled not by the rock fracturing condition but by the size of narrow pore ($r_1$) where each line of current flow passes through. Also, the chargeability decreases with increase of the pore water salinity ($C_0$). In conclusion, the ground condition can be identified more efficiently by measuring the induced polarization along with the electrical resistivity; identifying the existence of sea water, the layered ground and/or the fractured rock becomes more reliable.
이 연구에서는 암반의 상태가 유도분극에 의한 전하 충전성(chargeability)과 전기비저항에 미치는 영향을 살펴보았다. 이론 연구에서 지반의 충전성과 이에 영향을 미치는 변수들 사이에 관계식을 유도하고, 변수 민감도 분석으로부터 충전성에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 입자 사이의 좁은 간극의 크기($r_1$)이며, 그 다음으로는 간극수의 염도($C_0$)임을 밝혔다. 실내 실험에서는 암반 절리대(파쇄대)를 축소 모사하여, 절리 틈새 크기와 간극수 염도 및 절리대 위치에 따라 충전성과 비저항을 측정하였다. 또한, 서로 다른 충전성을 가진 지층이 복합적으로 구성된 경우도 살펴보았다. 실험 결과, 충전성은 간극수의 염도($C_0$)가 증가하면 감소하였다. 또한, 전하가 흐르는 각각의 경로(current flow lines)에서 나타나는 충전성에 의해 전체 충전성이 결정되었으며, 각 경로에서의 충전성은 암반 파쇄상태가 아닌 경로 상의 좁은 간극($r_1$)에 의해 결정되었다. 따라서 충전성이 상대적으로 큰 암반이 하부에 존재하는 복합지층의 경우, 충전성을 이용해 복합지층 구성 여부에 대한 파악이 가능하였다. 이러한 결과로부터, 전기비저항 변화만으로는 지반 해수침투 또는 지반 복합구성 여부가 지반 파쇄상태에 따른 비저항 변화와 혼동되어 분간이 어려우나, 충전성을 함께 측정하면 이를 명확히 구분하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
