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Chapter 2. 운동학적 분석(Kinematic Analysis) |
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1. 운동학적 분석 2. 병진운동 3. 회전운동 4. 변형(Strain) |
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1. 운동학적 분석 (1) 운동학적 분석: 변형작용 동안에 발생한 운동 (movements)에 대해 분석(그림 2.1) (2) 변형작용 1) 강체변형작용 (rigid body deformation:그림 2.2) ① 병진운동 (translation: 그림 2.2) ② 회전운동 (rotation:그림 2.3) ③ 강체 내부의 각 점은 상대적인 운동이 없다(그림 2.6) 2) 비강체변형작용 (non-rigid body deformation: 그림 2.2) ① 체적변화 (dilation: 교과서 그림 2.4) ② 변모 (distortion: 교과서 그림 2.5) ③ 변형 (strain): 체적변화 + 변모 ④ 비강체 내부의 각 점은 상대적인 운동이 있다(그림 2.6) 2. 병진운동 (1) 병진운동 1) 순수병진운동: 물체의 모든 점이 평행하게 이동(그림 2.7) 2) 지질구조: 절리, 단층, 맥(그림 2.8, 2.9, 2.10) (2) 변위벡타 (Displacement vector) 1) 세 개의 제한요소(parameters)를 이용하여 기술(그림 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19) 2) 제한요소 ① 이동거리 (Distance of transport): 예, 90 cm ② 이동방향 (Direction of transport): 선주향 과 선경사. 예, N30oW ③ 운동감각 (Sense of transport): 예, 북서 쪽으로 3. 회전운동 (1) 회전운동(그림 2.20, 2.21, 2.22, 2.23, 2.24) 1) 세 개의 제한요소(parameters)를 이용하여 기술 2) 제한요소 ① 회전축(axis of rotation): 선경사 와 선주향 ② 회전방향 (Sense of rotation): 시계방향 또는 반시계방향 ③ 회전각 (magnitude of rotation): 각도로 표시. 예, 50。 3) 지질구조: 단사구조, 곡면정단층(listric normal fault), 아프리카 대륙, 회전된 석류석 4. 변형(Strain) (1) 변형 1) 변형: 체적변화 와 변모 2) 체적변화: 물체 속의 두 점간의 거리가 멀어지거나 가까워짐 3) 변모: 물체 속의 두 점간의 거리가 변하나 일부는 변하지 않음 (2) 변형타원(Strain ellipse: 그림 2.25, 2.26, 2.27, 2.28) 1) 변형타원: 변형작용에 의해 물체 속의 상상의 원이 변해서 된 타원 2) 무한소변형타원(Infinitesimal strain ellipse): 아주 작은 변형을 나타내는 타원, 거의 원에 가깝다. 3) 유한변형타원(finite strain ellipse): 변형작용에 의해 물체 속의 상상의 원이 변해서 최종적으로 형성된 타원 (3) 길이의 변화 (그림 2.29, 2.30, 2.31, 2.32, 2.33) 1) 신장(Extensioin, Elongation): 단위길이의 변화  2) 스트레치(Stretch): 변형 전과 후의 길이의 비  3) 이차신장(Quadratic elongation): 스트레치의 제곱  4) 자연변형(Natural strain, logarithmic strain): 점진적인 신장 변형작용의 합  (4) Skolithus burrow(그림 2.34)를 이용한 길이의 변화 결정 1) 원래의 원의 면적 vs. 타원의 면적 2) 원래의 원의 반경(r=1.2) 3) 변형 제한요소(파라미터) 결정 (5) 각의 변화(그림 2.36, 2.37) 1) 각전단(Angular shear): 변형전 직각이던 직선들의 각의 변화 ( ψ) ① 부호: 시계방향: + , 반시계방향: - ② 회전양: 각도 2) 전단변형(Shear strain): 각전단의 탄젠트(그림 2.38, 2.39) ① 부호: 시계방향: + , 반시계방향: - ② γ=tanψ (6) 균질변형(Homogeneous strain) 과 비균질변형(Inhomogeneous strain) 1) 균질변형(그림 2.39, 2.40) ① 직선들은 변형작용 후에 직선으로 남는다. ② 평행선들은 변형작용 후에 평행하다. ③ 변형작용 후에 어느 한 방향에 대해 모든 변형파라미터들이 일정하다(e, λ, ψ, γ ). 2) 불균질 변형 ① 직선들은 변형작용 후에 곡선이 된다. ② 평행선들은 변형작용 후에 평행하지 않다. ③ 변형작용 후에 어느 한 방향에 대해 모든 변형파라미터들이 변화한다(e, λ, ψ, γ ).  (7) 유한변형타원(finite strain ellipse: 그림 2.41, 2.42, 2.43, 2.44) 1) 암석의 변형을 기하학적으로 나타낸 방법 2) 유한변형타원의 주축(principal axes) ① 장축: 최대 유한 스트레치,  ② 단축: 최소 유한 스트레치,  ③ 주축들의 각전단의 값은 0 이다. 3) 타원율(ellipticity)  (8) 변형방정식(그림 2.45) 1) 역이차신장(reciprocal quadratic elongation) ①  ②  2) 변형방정식 ①  ②  (9) 유한변형타원에서의 변형계산 (그림 2.46) 1) 주축은 최대신장과 최소신장 이며 전단변형은 0 이다. 2) 스트레치가 1인 방향 두 개가 존재(no finite stretch) 3) 전단변형이 최대인 방향이 두 개 존재 4) 스트레치와 전단변형이 방향에 따라 규칙적으로 변화한다. (10) 모어 변형그림(The Mohr Strain Diagram: 그림 2.47, 2.48, 2.49, 2.50, 2.51) 1) 변형방정식을 그래프에 표현 2) x-축: 역이차신장, y-축:  3) 원의 중심: 변형방정식의 첫째 term 4) 원의 반경: 변형방정식의 둘째 term의 처음부분 5) 모든 방향의 역이차신장값과 전단변형값을 구할 수 있다. 6) 모어변형 그림을 이용하기 위하여 필요한 자료 ① 선(방향)의 에 대한 방향 ② S 1 과S 2 (11) 변형타원체(그림 2.52, 2.53) 1) 구가 변형작용을 받아 형성된 타원체 2) 구방정식:   3) 변형타원체의 형태 ① 삼축타원체(triaxial ellipsoid) ② 편원타원체(oblate biaxial spheroid) ③ 편장타원체(prolate biaxial spheroid)  (12) 변형타원체의 모양(The Representation of Strain States: Flinn diagram) 1) 축: 절대적인 변형량을 구하는 것이 아니라 상대적인 양의 비를 계산 x 축:  y 축:  2) k 값: 변형타원체의 크기가 아니라 형태(shape)를 나타냄  0  k < 1: 편평변형(flattening strain)k = 1: 평면변형(plane strain) 1 < k <  : 수축변형(constrictional strain) (13) 부피변화(그림 2.54, 2.55, 2.56, 2.57) 1) 변형영역그림 (strain field diagram: 그림 2.58) ① 팽창영역(field of expansion) ② 수축영역(field of contraction) ③ 보존영역(field of compensation) ④ 단축영역(field of linear shortening) ⑤ 신장영역(field of linear stretching) ⑥ 무변형영역(field of no strain) 2) 체적변형(Volumetric strain) ① 체적팽창(volumetric extension = Δ(dilation))  (14) 순수전단과 단순전단(그림 2.59) 1) 평면변형 형태 2) 순수전단: 동축변형(coaxial deformation) ① 주변형축이 변형이 진행되는 동안 변하지 않는다. ② 한 방향으로 수축변형이 일어나고 그와 직각방향으로 신장변형이 일어난다. 3) 단순전단: 비동축변형(noncoaxial deformation) ① 주변형축이 변형이 진행되는 동안 회전한다. ② 단순전단이 일어나는 암석밖의 암석들은 길이가 변하지 않는다.  (15) 변형의 형태(types)  |
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