• Geomechanics and Engineering
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• 제7권5호
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• pp.553-567
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• 2014

Borehole instability during drilling process occurs frequently when drilling through shale formation. When a borehole is drilled in shale formation, the low permeability leads to an undrained loading condition. The pore pressure in the compressed area near the borehole may be higher than the initial pore pressure. However, the excess pore pressure caused by stress concentration was not considered in traditional borehole stability models. In this study, the calculation model of excess pore pressure induced by drilling was obtained with the introduction of Henkel's excess pore pressure theory. Combined with Mohr-Coulumb strength criterion, the calculation model of collapse pressure of shale in undrained condition is obtained. Furthermore, the variation of excess pore pressure and effective stress on the borehole wall is analyzed, and the influence of Skempton's pore pressure parameter on collapse pressure is also analyzed. The excess pore pressure decreases with the increasing of drilling fluid density; the excess pore pressure and collapse pressure both increase with the increasing of Skempton's pore pressure parameter. The study results provide a reference for determining drilling fluid density when drilling in shale formation.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.15-22
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• 2016

충적 대수층의 수리지질특성 시험을 위한 충적층 공벽 유지장치를 개발하여 변수위법 투수시험(Falling Head Test) 및 순간 충격시험(Slug Test)을 수행하였다. 모래, 자갈을 비롯한 실트층이 주를 이루는 국내 충적층 수리시험은 시험구간의 공벽유지와 시험 중 토사층의 공벽붕괴가 지속적으로 발생하여 투수시험과 순간충격시험 등의 수리시험 수행에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구는 개공율이 안정적인 필터가 장착된 공벽 유지장치를 시험공에 삽입하여 시험구간 공벽붕괴를 최소화하고 시험시 정확한 단위면적의 산출로 토사층에서의 수리시험 신뢰성을 증대하고자 하였다. 연구결과 기존의 변수위법 투수시험에 의한 투수계수는 8.82 × 10⁻⁵m/sec로 산출되었으며, 동일한 지층, 심도, 시간적인 조건에서 상기 공벽 유지장치 설치 후 투수시험 결과는 4.00 × 10⁻⁴m/sec로 나타나 최대 4.5배 가량의 투수계수 증가현상을 보인다. 이는 시추굴진 중 발생된 세립질의 슬라임이 투수시험 시 시험구간에 피복 또는 충전되어 토사층의 투수성을 저하시키고 시험구간 형성과정에서 최초 원기둥 형태의 시험공벽이 점진적인 붕괴로 인해 토사로 충전되고 시험구간 면적감소에 기인한 현상으로 판단된다. 본 연구는 미고결 충적층의 공벽 유지장치를 현장에 적용하여 시험구간 굴진 시 발생되는 점착력이 낮은 모래, 자갈층의 공벽붕괴에 따른 시험면적 변화가 투수성에 미치는 영향을 평가한 연구로써, 충적 대수층 수리특성 평가의 신뢰성 및 적용성 개선을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제1권2호
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• pp.155-168
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• 2009

Breakdown pressures obtained from the classic, linear elastic breakdown model are compared with the corresponding pressures obtained using a nonlinear material model. Compression test results obtained on sandstone and siltstone are used for that purpose together with previously formulated nonlinear model which introduces elasticity functions to address nonlinear stress-strain behaviour of rocks exhibiting stress-dependent mechanical properties. Linear and nonlinear collapse pressures are also compared and it is shown that material nonlinearities have significant effect on both breakdown and collapse pressures and on tangential stresses which control breakdown pressure around a borehole. This means that the estimates of ${\sigma}_H$ made using linear models give stress values which are different than the real values in the earth. Thus the importance of a more accurate analysis, such as provided by the nonlinear models, is emphasised. It is shown, however, that the linear elastic model does not necessarily over-predict borehole stresses and the opposite case can be true, depending on rock type and test interpretation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권12호
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• pp.71-76
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• 2015

최근 비개착 공법 중의 하나로 도심지에서 가스관이나 유틸리티관의 건설에서 수평굴착에 대한 관심이 높아지고 있다. 수평굴착에서 가장 문제가 되는 것 중에 하나는 굴착 시 굴착경의 안정성이다. 이러한 굴착경의 불안정은 지반 전체의 붕괴로 이어질 우려가 있기 때문이다. 본 연구에서는 유한요소 해석을 이용하여 굴착경의 보호를 위해 적용하는 점토압이 굴착경의 안전성에 미치는 영향을 살펴보았다. 굴착경 바깥쪽으로 가해지는 점토압이 깊이별로 일정하게 적용되었을 경우와 굴착 깊이가 깊어짐에 따라 큰 점토압이 작용했을 경우로 나누어 그 안전성을 살펴보았다. 유한요소 해석결과 굴착경 입구(앝은깊이)에서의 큰 점토압은 굴착경의 조기 파괴를 가져왔다. 따라서 입구에는 작은 점토압, 굴착 심도가 깊은 곳에서는 큰 점토압이 요구된다. 본 연구를 통해 실제 수평굴착에서 굴착경의 안정성을 확보하기 위한 최대 점토압을 예측하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1998년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.97-104
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• 1998

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권3호
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• pp.204-213
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• 2008

2006년 시추되었으며 굴착 시 연약층 붕괴 및 공경수축 등의 잦은 시추공 불안정을 보인 포항 심부 지열 시추공(BH-4, 최종심도: 2,383m)의 안정성에 대해 분석하였다. 안정성 분석을 위해 현장응력과 암석강도를 고려하여 최적이 수압력을 산정한 결과 최적이수압력의 상한은 연직응력으로, 하한은 붕괴압력 또는 공극수압으로 나타났으며, 암종에 따라 매우 다른 범위를 보였다. 시추공 최상부의 반고결 이암 구간은 이수압력의 조절만으로는 공의 붕괴를 방지할 수 없는 조건으로 나타났으며 그 하부의 일부 암종(염기성 암맥, 결정질 응회암)에서는 붕괴압력이 정수압보다 $50{\sim}60%$ 높게 나타났다. 즉 이러한 구간에서는 정수압에 해당하는 이수밀도(0.98 g/$cm^3$)를 사용 시 과도한 공벽 붕괴가 발생할 수 있기 때문에 이수밀도를 1.5 g/$cm^3$ 이상으로 증가시켜 굴착해야 시추공 안정성을 확보할 수 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.751-758
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• 2002

Boreholes that are drilled in soft or unconsolidated materials such as gravels and coals are prone to collapse. To maintain the hole, some kinds of casing pipes are needed. If thereby a plastic pipe e.g. PVC is used for the casing, Televiewer tool is still capable of detecting structural features such as fractures in the borehole wall behind the pipe, whereas other borehole-imaging logging devices such as BIPS (Borehole Image Processing System) and FMS(Formation Micro Scanner) won't provide any information about that. Televiewer's primary component is a piezoelectric transducer centered in the hole. It acts as both a transmitter and receiver, and sends an ultrasonic beam. That is reflected, in the same manner as the seismic wave propagation, from the both sides(inner and outer surfaces) of the casing pipe, transmits through the pipe and then reflected from the borehole wall. With an appropriate choice of time-windowing, it is possible to capture the returning signals from both the borehole wall and the outer side of casing pipe as well. A suite of laboratory tests were performed on various physical models composed of plastic pipes with different diameters. Although the amplitudes of returning signals were reduced to about half the usual value due to the transmission loss, the dynamic range of Televiewer tool was sufficient to observe the structural features behind the casing pipe. Besides, several representative case studies at various research areas in our country are presented. The results demonstrate the usefulness of the transmissivity of Televiewer acoustic km, which will assist in further structural interpretation.

• 지질공학
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• 제11권3호
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• pp.303-313
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• 2001

연구지역은 경기도 남양주시 화도읍 구암리 부근 절개면으로 2000년 8월 28일 400mm이상의 집중호우시 붕괴가 발생한 곳이다. 붕괴절개면은 경사가 40$^{\circ}$ (1:1.2)로 도로설계기준을 충분히 만족함에도 불구하고, 구성암석 내에 발달하는 불연속면을 따라 암괴가 이동되어 붕괴된 현장이다. 본 연구목적은 당 절개면의 붕괴원인 규명을 위한 불연속면 자료수집 과정에서 발생하는 불연속면의 조사방법에 따른 상관성에 대한 비교검토로서, 현장조사에 의하여 절개면 법면에 나타나는 불연속면의 육안관찰 및 구성암석의 지질학적인 특성을 조사하고, 절개면 붕괴와 관련되는 불연속면의 방향성을 분석하였다. 광역적 범위에서 취할 수 있는 선구조는 항공사진을 통하여 자료를 추출하였으며, 방향성을 분석하였다. 광역적 범위에서 취할 수 있는 선구조는 항공사진을 통하여 자료를 추출하였으며, 지표면 하에 불연속면 자료는 시추조사 및 시추공영상촬열(Borehole Image Processing System, BIPS)에 의해 나타난 불연속면 방향성을 수집하였다. 조사방법에 따라 불연속면의 상관관계에 대하여는 스피어맨 순위상관관계를 이용하여 상관성을 도출하였으며, 그 결과 상관계수는 ${\gamma}_s$ = 0.91에 해당되어 상관성이 있는 것으로 나타났다. 또한, 분석된 불연속면의 방향성을 토대로 하반구 등면적 투영망을 통한 안정성 해석을 실시한 결과, 평면파괴에 대하여 불안정한 상태에 해당되는 것으로 나타났다. 본 절개면에 대하여는 절개면 안정화에 대한 대책으로 기존의 경사도 완화뿐만 아니라 불연속면의 방향성에 대한 근본적인 대책이 마련되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.84-92
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• 2002

For an efficient management and analysis of geological/geotechnical data obtained during site investigations or tunnel construction, Tunnel Information System(TIS) was developed in this study. TIS is running in CIS(Geographical Information System) which has a spatial data. TIS consists of two parts, the Tunnel Face Mapping System(FaceMap), to record a geological features by observations and measurements at the surface of the excavation, the Borehole Data Management System(BDMS), to store the different types of rock data related to boreholes. Using the database of collapsed tunnels, 20 in Korea and 84 in Europe and with an artificial neural network, an expert system was developed for inferring the tunnel collapse pattern and its volume. And by applying Geo-predict, the system developed, in tunnels under construction, observed data from the $\bigcirc$$\bigcirc$tunnl site was compared and analyzed.

• 자원환경지질
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• 제51권1호
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• pp.39-48
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• 2018

밀도가 다른 4개의 실험공에서 2007년부터 2011년까지 수행한 이격보정 실험 자료를 이용하여 가장 효과적인 보정 차트를 알기 위해 연구를 수행하였다. 먼저 선원의 불규칙적인 붕괴특성을 파악하고 비이상적인 감마반응을 잘라내는 방법으로 이격보정 자료의 효과를 높였다. 수정된 이격보정 자료로부터 검출기 조합별, 시추공 밀도별, 이격보정 기법별 효과를 분석하였다. 그 결과 통상적으로 사용해 온 LSD-SSD 조합보다 LSD-MSD 조합이 이격보정에 더 적합하며, 지하수위면 하부에 위치한 토양층이나 풍화대의 이격보정에서는 큰 오차를 피하면서 이격보정이 가능한 것으로 나타났다. 일반 이격보정에 비해 밀도형 이격보정에서 오차의 규모가 전반적으로 높게 나타났으나 지하수면 하부에 있는 풍화대나 토양층을 대상으로 하는 이격보정에서는 충분히 밀도형 이격보정이 효과적인 것으로 나타났다.