암석 크리프

크리프 정의

암석 크리프는 일정한 응력이 장기간 작용할 때 암석 변형률이 증가하는 현상이다.

하중을 제거하면 탄성 변형은 즉시 회복되고, 나머지는 천천히 회복되거나 영구 변형으로 남는다.

터널, 사면, 지하 저장시설의 장기 안정성을 판단하는 데 필수 개념이다.

3단계 거동

크리프 곡선은 시간에 따른 변형률을 나타내며, 1차·2차·3차 세 구간으로 이루어진다.

1차 크리프는 변형률 속도가 감소하는 천이 구간이다.

2차 크리프는 변형률 속도가 거의 일정한 정상 구간이다. 이 값이 장기 변형 추정의 기준이 된다.

3차 크리프는 변형률 속도가 증가해 크리프 파괴에 이르는 구간이다.

정상상태 속도 계산

정상상태 변형률 속도는 2차 크리프 구간의 직선 기울기로 구한다.

가상의 예로, 1,000시간에서 2,000시간 사이 변형률이 0.0012에서 0.0018로 변했다고 하자.

변형률 증가량을 시간 간격으로 나누면 6.0×10⁻⁷ /h가 된다.

이 값은 암석의 장기 정상상태 속도 범위인 10⁻⁸~10⁻⁶ /h 안에 있어 상식과 맞는다.

헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 크리프를 탄성 변형과 혼동하는 것이다.

크리프는 응력을 제거해도 영구변형이 남는 부분이 있어 탄성 변형과 다르다.

두 번째 실수는 3단계의 순서와 특징을 뒤섞는 것이다.

세 번째 실수는 응력 조건을 빼고 설명하는 것이다. 속도는 응력과 온도, 함수비에 따라 달라진다.

정리와 직접 풀기

정리하면, 크리프는 일정 응력 아래서 시간에 따라 변형이 증가하는 현상이다.

1차 크리프는 감소, 2차 크리프는 거의 일정, 3차 크리프는 증가해 파괴에 이른다.

답안 첫 줄에는 정의 문장을 먼저 쓰고, 3단계 거동을 순서대로 설명한다.