• Geomechanics and Engineering
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• 제34권2호
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• pp.125-138
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• 2023

To improve the understanding of infiltration characteristic of modified slurry and the support efficiency of filter cake in silty sand strata, the slurry infiltration (SI) and filter cake formation (FCF) were investigated in a laboratory apparatus. The water discharge and the excess pore pressure at different depths of silty sand strata were measured during SI. The relationship between permeability coefficient/thickness ratio of filter cake (k_c/ΔL) and effective slurry pressure conversion rate of filter cake (η) were analyzed. Moreover, the SI and FCF process as well as the modification mechanism of CMC (carboxymethyl cellulose) were clarified. The experimental results indicate the formation of only external filter cake in the silty sand strata. The slurry particles obtain thicker water membrane after being modified by CMC, which blocks partial water path in filter cake and decreases the water discharge significantly. The silty sand excavated from tunnel face also contributes to the water discharge reduction. The k_c of the external filter cake ranges from 3.83×10^-8 cm/s to 7.44×10^-8 cm/s. The η of the external filter cake is over 96%, which decreases with increasing k_c/ΔL. A silty sand content within 10% is suggested during construction to ensure the uniformity of the filter cake.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.220-228
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• 2008

In constructing a slurry trench cutoff wall, a thin but relatively impermeable layer called filter cake can be formed on the excavation surface. The filter cake significantly influences the result of slug test analysis in the cutoff wall. This study is to examine the effect of filter cake on evaluating in situ hydraulic conductivity of the vertical cutoff wall along with slug test analyses. The numerical program Slug_3D was modified to take filter cake into account in the slug test simulation. With consideration of filter cake, the type curve method and the modified line-fitting method were used to reanalyze the case study taken from a landfill site. The previous results achieved by Choi and Daniel (2006b) without consideration of filter cake have been compared with the results in this study. The considerable difference between the two results shows the necessity of considering the filter cake in practice.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.249-256
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• 2002

Slurry trench의 안정성은 안정액의 유압이 filter cake 막을 통하여 trench 벽에 전달됨으로서 확보될 수가 있다. 지반조건의 영향에 따른 slurry trench 공법에서 주변 공극수압의 변화를 수치해석(FEM)으로 추적하였다. 이러한 주변 공극수압의 변화 요인으로는 안정액의 밀도, filter cake의 상태, 토질조건, 시간, trench 심도, 주변지하수위로 조사되었으며, 가장 큰 영향력을 보인 요인으로는 토질조건과 filter cake 상태로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권6호
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• pp.696-703
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• 2005

케이크 여과에서 케이크에 대한 정의가 아직 마련되어 있지 않다. 특히 침전된 플럭(floc)의 여과에서는 케이크를 전혀 정의하지 못하였다. 본 연구에서는 '여과-투과(filtration-permeation)' 실험을 사용하여 모든 경우의 케이크를 명확히 정의하였다. 이 케이크의 정의에 대한 고찰을 통해 케이크 여과에 의해 이룩될 수 있는 케이크 함수량의 한계에 대한 연구를 수행하였다. 여과에 의해 형성된 케이크의 수분 함량을 줄이기 위한 압착조작(expression) 과정을 '고액분리 통합이론'으로 계산하고 실제 압착조작 데이터와 비교하였다. 여과와 압착조작 전체를 분석하여, 압착의 중요성을 검토했다. 그리고 회분식으로 조작되는 필터 프레스의 케이크 배출과 세척시간을 포함하여 가장 효율적인 조작조건을 계산하는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.121-131
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• 2008

슬러리월 연직차수벽 시공시, 지반을 트렌치 형태로 굴착하고, 굴착시공 중 굴착면 붕괴에 대한 안정성을 유지하기 위하여 벤토나이트와 물을 혼합한 슬러리를 트렌치에 채운다. 이렇게 채워진 벤토나이트 슬러리로 인하여 필터케이크(filter cake)이라 불리는 얇고 투수성이 낮은 층이 트렌치벽 표면에 형성되며, 슬러리가 제거 된 이후에도 굴착면에 잔존하여 연직차수벽에서의 순간변위시험(slug test) 해석 결과에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 기존에 개발된 수치해석 프로그램 Slug-3D를 수정하여 순간변위시험 해석시 필터케이크의 영향을 고려하는 방법을 제시하고 이를 통하여 정확한 연직차수벽의 투수계수를 산출하도록 하였다. 필터케이크의 영향을 고려하기 위하여 Slug-3D에서는 차수벽과 토양층의 경계면에 불투수조건(no-flux)을 경계조건으로 설정하여 해석을 수행하였다 또한 투수계수 산정에서 기존의 타입커브법(type curve method)을 이용하기 위하여 개선된 type curve를 도출하였고, 선형 커브피팅법(line-fitting method)를 필터케이크가 존재하는 연직차수벽에 적용할 수 있도록 수정 보완하였다. 본 논문에서 제안된 필터케이크를 고려한 해석방법은 EMCON(1995)에 의해 수행된 현장시험 결과의 재해석을 통하여 타당성을 검토하였다. 또한, 본 연구에서 얻어진 결과를 Choi and Daniel(2006)에 의해 수행된 필터케이크가 존재하지 않는 경우의 순간변위시험 해석결과와 비교를 통해 필터케이크 고려가 반드시 필요함을 보여준다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.498-507
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• 2008

The mixture of bentonite powder and water is generally used to maintain the stability of excavation surface during the construction of vertical cutoff walls. The filter cake on the sidewall surface is the result of filtration of slurry into the adjacent soil formation. The filter cake is believed to have a very low hydraulic conductivity compared to that of the cutoff wall. This paper evaluates hydraulic conductivities of bentonite filter cakes set up with three types of bentonites under various pressure levels. A modified fluid loss test was employed in this experiment. Theory of filtration process was reviewed to explain the procedure in the present experiment. Hydraulic conductivity of the filter cakes with consideration of the filter medium resistance was evaluated. The results of the experiment with two calculation methods and discussion are presented to show the efficiency of the modified fluid loss test.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1502-1511
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• 2008

The mixture of bentonite powder and water is generally used to maintain the stability of excavation surface during the construction of vertical cutoff walls. The filter cake on the sidewall surface is the result of filtration of slurry into the adjacent soil formation. The filter cake is believed to have a very low hydraulic conductivity compared to that of the cutoff wall. This paper evaluates hydraulic conductivities of bentonite filter cakes set up with three types of bentonites under various pressure levels. A modified fluid loss test was employed in this experiment. Theory of filtration process was reviewed to explain the procedure in the present experiment. Hydraulic conductivity of the filter cakes with consideration of the filter medium resistance was evaluated. The results of the experiment with two calculation methods and discussion are presented to show the efficiency of the modified fluid loss test.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.469-470
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• 1999

본 연구는 가스 중에 포함되어 있는 입자들을 fabric filter를 이용하여 집진할 때 형성되는 dust filter cake의 구조 및 압력강하가 입자간의 부착력(adhesion force), 마찰계수(friction coefficient)등의 여러 관련변수에 따라 변화되는 양상을 전산모사를 통해 예측하고자 하는 것이다.(중략)

• Advances in nano research
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• 제9권1호
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• pp.59-67
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• 2020

Filter cake formation during rotary drilling operation is an unavoidable scenario, hence there is need for constant improvement in the approaches used in monitoring the cake thickness growth in order to prevent drill-string sticking. This study proposes an improved model that predicts the growth of mud cake thickness overtime with the consideration of the addition of nanoparticles in the formulated drilling fluid system. Ferric oxide, titanium dioxide and copper oxide nanoparticles were used in varying amounts (2 g, 4 g and 6 g), and filtration data were obtained from the HPHT filtration test. The filter cakes formed were further analyzed with scanning electron microscope to obtain the morphological characteristics. The data obtained was used to validate the new filtrate loss model. This model specifically presents the concept of time variation in filter cake formation as against the previous works of constant and definite time. Regression coefficient which is a statistical measure was used to validate the new model and the predicted results were compared with the API model. The new model showed R² values of 99.9%, and the predictions from the proposed filtration model can be said to be more closely related to the experimental data than that predicted from the API model from the SSE and RMSE results.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.317-327
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• 2012

케이크 여과와 고액분리에서 가장 중요한 지표인 케이크 평균 비저항을 결정하는 방법으로 여과실험을 사용하고 있으나 침전 등의 영향으로 정확한 값을 측정하기 어렵다. 이 연구에서는 조금 더 안정된 방법으로 여과 후 형성된 케이크에 입자제거수를 투과시켜 평균 비저항을 측정하는 여과-투과 실험을 제안한다. 탄산칼슘 1 wt% 현탁액을 사용하여 여과-투과 실험을 8종의 여과매체에 대하여 여과매체 1장과 3장, 압력 0.5 기압과 0.2 기압의 조건에서 각 조건 당 3~5회씩 동일한 실험을 수행하였다. 그 결과 여과 후 투과에서도 안정된 투과 속도가 측정됨을 확인하였고, 이를 바탕으로 Ruth의 공식을 분석하여 투과기간의 특징을 구명(究明) 하고 여과기간에 발생하는 침전의 영향을 분석하였다. 그 다음, 여과매체 3종을 선택하여 여과와 투과에서의 케이크 평균 비저항값으로 일원배치법에 의한 분석을 하였다. 분석결과 여과에 의해서는 0.5 기압과 0.2 기압의 케이크 평균 비저항값이 구분되지 않으나, 투과에 의해서는 충분히 구분되었다. 또한 투과기간의 케이크 평균 비저항값들이 여과기간의 그것에 비해 매우 좁은 분포를 가지는 것을 확인했다. 여러 여과매체의 여과 실험결과를 분석하여, 여과매체 저항을 현재의 방법으로 측정하는 것은 큰 의미가 없음을 밝혔고, 유리섬유 여과-투과 실험 결과로 낮은 압력에서 입자의 여과매체 이동 가능성에 대한 분석을 수행했다.