암석의 성인적 분류에 의한 특성
1. 화성암
(1) 화산암층의 분포 및 특성
화산암층은 제4기 화산의 주변에 분포한 용암으로서 현무암을 기저로 하여 안산암과 유문암을 개재하며 일반적으로 고결도가 높고 비교적 견고하지만 제주도 일대에 분포한 암층은 분출기체로 인한 기포 공극을 함유하여 다공질인데 반하여 추가령열곡에 분포한 암층은 마그마의 냉각에 따른 판상 또는 구갑상의 주상절리를 갖고 있으며 분출 후의 경과연대가 짧고 상재하중을 받은 이력이 없으므로 냉각절리가 그대로 보존되어 흡수성 및 투수성이 크고 마그마의 급냉으로 인해 취성이 높은 특성을 지니고 있기 때문에 압축강도가 비교적 낮은 반면, 내구성은 큰 편이다.
따라서 일반적인 구조물 기초로서는 큰 손색이 없지만 댐 및 저수지의 기초 암반으로서는 누수와 양압력이 과대하여 부적합하고 큰 지지력을 요하고 전단응력을 받는 기초 골재의 소재 구조재료로서는 적당하지 않다.
(2) 심성암층의 분로 및 특성
심성암층은 중생대의 화강암층으로서 대체적으로 풍화층이 얇아서 암질이 신선하고 견고하며 능부에는 노두를 이루는 경우가 많고 험준한 산세의 지형을 이루며 곡부 또는 저지에서 풍화층이 깊을 경우에는 운모와 장석은 풍화가 진행되어 경점토로 되고 석영은 신선한 굵은 입자로 남아 있는 풍화화강암 또는 화강토로 된다.
따라서 경암은 단층이 없는 한 절리가 거의 없고 일축압축강도가 1500㎏/㎠를 넘는 것이 많으며 대체로 균질, 등방성으로서 양질의 구조체로 이용되고 대형댐의 기초 및 터널 굴착에는 최상의 암반으로 선호되는 한편 전국적으로 널리 분포하는 하천 자갈과 모래의 주요 공급원이기도 하다.
2. 퇴적암
고생대의 퇴적암층은 옥천층군일대에 넓게 분포하는 조선누층군과 평안누층군으로 대별된다. 상부는 석회암으로 되어있고 셰일, 이회암, 사암, 규암을 협재하는 조선누층군은 대부분 풍화층이 두껍고 비교적 연약하며, 심부의 경암은 암질이 균질인 반면 절리가 발달되고 수용성이 커서 절리면을 따라 지하수가 침투하여 공동을 형성한다. 따라서 지표에서는 식별되지 않는 지하동굴이 산재하므로 지반 함몰, 지반활동, 대용수, 복류수 등으로 불의의 피해를 입는 경우가 있으며 댐과 같은 주요한 구조물의 기초암반으로는 부적합하다.
옥천층군의 조선누층군의 일부를 부정합으로 덮고 있는 평안누층군은 에너지자원인 무연탄을 협재하고 많은 화석을 함유하고 있어서 한국의 지질 계통중에서도 가장 잘 조사 연구된 지층이다. 평안누층군의 분포 면적은 조선누층군에 비해 좁지만 양자가 동일 구조구내에 분포하는 것이 특징이다. 이 지층의 토목지질적 특징은 일반적으로 풍화층이 깊고 암질이 연약하여 주요 구조물의 기초암반 또는 대형 터널의 굴착에는 불량하다.
경상분지 일대를 넓게 분포하는 경상누층군은 화산활동에 의한 백악기의 퇴적분지로서 거의가 고결도가 높은 역암, 사암, 이암, 셰일, 응회암 등이 호층을 이룬다. 사암층은 성층이 발달하지 않아서 견고하고 균질, 등방성을 나타내지만, 역암층은 불균질성이 탁월하고 이암층, 셰일층, 응회암층은 층리 및 성층이 발달하여 이방성이 심하다. 특히 이들 이질층이 호층으로 퇴적되어 이룬 경우에는 사암에 비하여 이암 또는 셰일의 강도가 낮으므로 파쇄층을 이루어 심한 이방성을 나타낸다.
이들 이암, 셰일, 응회암의 지층은 층리면을 따라 투수성이 매우 크고 층리면에 평행한 전단강도가 매우 약하므로 구조물의 기초, 사면, 터널 등에서 불연속면의 주향과 경사가 주요한 의미를 가지며 파괴의 형태를 지배하는 한편 대기노출 또는
침수와 같은 환경변화에 다소 민감하므로 층이 면을 따라 촉진풍화가 촉진되어 이화하는 경향이 있다. 암반 굴착에 있어서는 발파효율이 매우 낮고 리핑효율도 좋지 않으므로 비경제적이며 법면의 유지에도 많은 비용이 소요된다.
영일분지의 제3기 퇴적층은 반고결된 역암, 사암, 셰일, 응회암이 호층으로 형성되어 부정합면을 이루므로 매우 취약한 암상으로서 경상누층군에 비하여 매우 불안전한 지층을 이루고 있다.
3. 변성암
변성암은 선캠브리아기의 오랜 지질연대를 걸쳐 그 성인, 지질연대, 구성암질이 다양하여 토목 지질적 특징도 매우 복잡하지만 심성암을 원암으로 하여 변성한 화강편마암층과 화산쇄설암층을 원암으로 하여 변성한 변성퇴적암층으로 구분할 때 토목지질적 특징의 차이가 뚜렷하다.
화강편마암의 암질은 조립편마암으로 편리가 발달하고 있으나 대체적으로 견고하며 암반은 지질연대가 오래되고 여러차례의 변성작용으로 인하여 일반적으로 풍화층이 깊고 단층 및 파쇄대가 수10~100㎜ 간격으로 분포하는 것을 흔히 볼 수 있다. 다라서 암석의 역학적인 이방성은 퇴적암과 같이 뚜렷하지는 않지만 변성작용에 의한 편리로 인하여 화강암과 같지는 않고 대기노출 또는 침수와 같은 환경변화에 비교적 민감하며 시편의 일축압축강도는 100㎏/㎠이하인 경우가 많다.
그러므로 댐과 같은 주요구조물의 기초암반으로서는 단층 및 파쇄대에 대한 처리 및 주입공사비가 상당히 소요되고 양압력에 대책도 필요하며 터널굴착암반으로서는 발파효율이 비교적 높은 편이고 용수량도 그다지 많은 편이 아니므로 중위정도의 암반으로 평가되는 경우가 많다.
변성퇴적암의 암질은 일반적으로 층리에 따른 벽개가 심하여 매우 취약한 편이며 암반은 풍화층이 깊어서 경암으로 분류되는 경우가 드물고 자연함수비가 높은 경향이 있으며 층리, 단층, 파쇄대를 따라 풍화가 심화하여 침투유로를 형성하고 이에 따라 현저한 불균질성과 이방성을 나타내며 대기노출 또는 침수와 같은 환경변화에 매우 민감하여 발파단시에는 견고하던 암질이 수시간~수일동안에 이화하는 것을 흔히 볼 수 있다. 따라서 대형구조물의 기초에서는 대량굴착과 동시에 매스
콘크리트로 치환되는 경우가 많고 터널굴착에서는 낙반 또는 붕락사고가 우려되며 대규모의 굴착작업에는 발파방식과 중기 기종의 선정에 있어서 일관성 또는 계속성을 유지하기 어렵다.