지반공학 지질에 대해 알고 있어야 하는 요소와 작용 (광물 암석 암반 풍화)

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시에 일어난다. 다만 한랭한 지방에서는 기계적 풍화가 우세하게 일어나고, 온난 다습한 곳에서는 화학적 풍화가 우세하다. 중위도지방에서는 두 가지 풍화가 거의 비슷한 강도로 일어난다.
풍화작용으로 생성된 암석의 부스러기(풍화산물)는 풍화를 받은 바위 부근에 머물게 되나 광물 중에서 용해되어 탈출한 성분은 빗물에 씻겨서 먼 곳으로 운반된다. 일부 대기 중의 어떤 성분과 물의 추가로 한때 풍화산물의 무게가 증가하기도 하지만 결국에는 용탈되는 성분 때문에 처음 무게보다 훨씬 가볍게 변하게 된다. 침식작용과 운반작용은 풍화산물을 원위치에서 제거하는 작용으로 풍화작용과는 전혀 별개의 작용이지만 이들의 작용은 늘 풍화작용과 함께 일어나서 풍화작용을 촉진시킨다.
물리적 또는 기계적 풍화작용은 기온변화에 의한 동결작용과 생물에 의한 물리적 작용으로 일어나는 것으로 암석에 틈이 생기고 이 틈이 커지면서 더 많은 틈이 생기게 되어 바위가 작은 조각들로 변하는 작용이다. 산비탈에 걸려 있는 모서리가 예리한 돌덩어리들의 무더기는 동결작용으로 겨울에 만들어진 것들이 사면을 따라 아래로 이동하고 있는 것들이다. 온도의 변화로 생기는 암석 표면부의 팽창과 수축의 반복과 암석의 조암광물들이 각각 다른 팽창률을 가졌기 때문에 암석이 오랫동안 파괴된다고 생각되어 왔으나 실험결과 물이 없는 상태에서 일어나는 온도변화는 쉽게 기계적 풍화를 일으킬 수 없다는 사실이 알려져 있다.
달 표면에 있는 암석이 수억 년 이상 풍화되지 않고 그대로 놓여 있다는 것은, 밤과 낮의 온도 차이가 극심한 달에서도 물 없이는 기계적 풍화가 일어나지 않음을 입증해주는 것으로 해석된다. 달에서는 우주선과 태양풍에 의한 다른 종류의 풍화가 일어나고 있을 것으로 생각된다. 생물은 암석틈에서 살거나 뿌리를 암석 틈에 박아서 틈을 넓혀 화학적 풍화를 촉진시킨다. 화학적 풍화는 대기 중의 산소, 이산화탄소, 물(지하수와 지표수) 및 생물과 유기물이 암석에 화학적인 작용을 일으키는 것으로 다음의 몇 가지 작용으로 요약할 수 있다. 즉 산화, 탄산화, 이온이탈, 수화 및 가수분해 작용이 그것이다.
이들 작용은 대체로 같이 일어난다. 이런 작용으로 암석 중의 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 염기가 수용액으로 되고 등의 이온도 물에 녹아 이동하다가 결국 바다로 들어가고 만다. 건조지대의 호수물에 들어간 염기와 이온은 화합한 후에 침전하여 가용성 염류의 층을 침전시킨다. 화성암의 60 % 이상을 차지하는 장석류는 풍화하여 고령토로 변하고, 이에 철분이 섞이면 점토가 된다.
고령토가 더 풍화되어 규산분이 용탈되면 보크사이트로 변하고, 진흙이 같은 작용을 받으면 라테라이트가 생성된다. 이들은 지표에서 일어나는 화학적 풍화의 최종산물이다. 화학적 풍화작용에 대한 조암광물의 안정성은 그 종류에 따라 다르다. 풍화되기 쉬운 것에서 풍화되기 어려운 것의 순으로 나열하면 다음과 같다. 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모, 사장석, 정장석, 백운모, 석영이다. 이순서는 화성암의 마그마에서 광물이 정출되는 순서와 같다. 즉 고온에서 정출되는 광물은 화학적 풍화에 약하고 가장 저온에서 정출되는 석영은 풍화에 가장 강하다.
생물이나 유기물이 암석을 화학적으로 파괴하는 작용을 유기적 풍화라고 한다. 식물의 뿌리는 일종의 산을 내뿜어서 암석을 화학적으로 변화시킨다. 돌버섯도 비슷한 작용을 한다. 박테리아 중에서도 화학물질을 분비하여 암석에 화학적 변화를 일으키는 것이 있다. 동식물이 죽은 후 부패될 때 생기는 유기산과 황산도 암석에 변화를 일으킨다. 이런 것들이 유기적 풍화의 원인이 된다.
위에서 알아본 광물, 암석, 풍화작용은 과학적 측면에서 알아보았다. 광물이 무엇으로 어떻게 형성되며 암석의 종류와 특징을 알고 이러한 것들이 여러 작용 중 풍화 작용을 통해 우리가 밟고 있는 땅을 형성하는지를 이해했다면 지반을 어떻게 이해하고 적용해야 하는지에 대해 많은 도움을 줄 수 있을 것이다. 땅위에 구조물을 세우기 위해서 땅에 대해 알아야 어떻게 무엇으로 지을 것인지 정할 수 있을 것이다. 수업시간에도 배웠지만 지반공학이 적용되기 위해선 지질학적 측면을 관과 할 수 없듯이, 모든 공학이 기초 과학과 연계되어 있듯이 지반을 충분히 이해하고 있다면 지반 공학적인 것에서 파생되는 그 어떠한 문제도 해결 할 수 있으리라 생각 된다.
(참고문헌 : 두산 대백과사전)
지반공학 REPORT
지반공학에서 지질에 대해 알고 있어야 하는 요소와 작용
(광물 암석 암반 풍화)

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지반공학,   지질,   토목공학,   토질,   광물 ,   암석,   암반,   풍화