수압파쇄에 의한 암반 균열의 변형 특성 연구

Study on the Fracture Deformation Characteristics in Rock by Hydraulic Fracturing

수압파쇄(hydraulic fracturing)는 자연환경에서 흔히 일어나는 현상이며 산업현장에서도 많이 응용되는 방법 중의 하나이다. 수압파쇄는 다양한 암반과 응력 상태에서 균열이 생성되어 전파하며 지극히 작은 축척에서부터 수 킬로미터에 이르는 대규모 축척까지 다양한 형태로 나타난다. 그 결과 균열은 복잡한 형태의 기하를 나타내며 그 거동 또한 복잡한 양상을 띠게 된다. 특히 다중으로 분할된 형태의 균열은 흔히 모든 축척과 지반재료에서 나타나며 이러한 복잡한 거동의 한 부분을 차지한다. 특히 이러한 균열간의 기계적 상호작용은 거의 모든 수압파쇄 과정에 영향을 끼친다. 따라서 이 논문에서는 수압파쇄에 의해 암반에서 생성되는 균열의 변형을 경계병치법을 사용하여 정량화하였으며 기계적 상호작용을 고려치 않은 단균열의 경우와 비교하였다.

Hydraulic fracturing is an important and abundant process in both industrial applications and natural environments. The formation of hydraulic fractures includes nucleation, growth, and termination in numerous rock types and stress regimes, at scales ranging from microns to many kilometers. As a result, fracture segmentation, commonly observed at all scales and in all geo-materials, contributes to this complexity in many ways. In particular, the mechanical interaction of fracture segments strongly affect almost all hydraulic fracturing processes. In this paper, the segmented fracture opening deformation in rock by hydraulic fracturing is quantified using boundary collocation method and is compared with non-interacting single fracture.