• 터널과지하공간
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• 제13권6호
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• pp.465-475
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• 2003

본 논문은 지하공동이 건설되는 지역을 대상으로 공동내 지하수 유입량을 계산하기 위하여 영국의 AEA Technology에서 개발한 NAPSAC과 NAMMU를 이용하여 수치 모델링을 실시하였다. 이것은 3차원의 파쇄된 매질에서 지하수 유동에 대하여 아주 유효한 유한요소 소프트웨어 패키지이다. 모델링에 사용된 입력자료는 지표조사, 시추조사, 단일공 수리시험 자료 등을 이용하여 산출하였다. 공동내 지하수 유입량을 보다 정확히 산출하기 위하여 이방성 수리전도도를 고려하였으며 이방성 수리전도도값은 연구지역에 분포하는 균열체계의 확률적 분포특성이 반영된 균열망에서 역산되었다. 연속체 개념의 수치모델링을 통하여 평수기, 갈수기와 풍수기시의 지하 공동내 유입량, 유동시간, 유동경로의 변화를 계산하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.347-360
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• 1998

균열 암반 매질에서의 지하수 흐름과 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험이 hydromechanic 모형과 추계적 그리고 이산적 3차원 균열망 모형에 바탕을 둔 비정상상태 흐름 수치 모형을 이용하여 수행되었다. 오염물질 이송에 대한 수치모의 실험에서 random walk의 일종인 particle following 알고리즘이 사용되었다. 이 연구의 목적은 지하 깊은 곳에 위치한 Hot dry rock에서의 지열 개발을 위해 프랑스 Soultz sous Foret 지역에 설치된 두개의 깊은 착정인 GPK1과 GPK2 사이에서의 tracer test 반응을 1995년에 실행된 유체순환 현장 실험으로 부터 얻어진 자료를 이용하여 예측하는 것이다. 모의 실험 결과 비반응입자(nonreactive particles)에 대한 평균 이송시간은 두 착정 사이에서 약 5일이었다.

• Water Engineering Research
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• 제6권2호
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• pp.49-61
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• 2005

This paper presents the numerical study to examine characteristics of fluid flow and solute transport in a rough fracture subject to effective normal stresses. The aperture distribution is generated by using the self-affine fractal model. In order to represent a nonlinear relationship between the supported normal stress and the fracture aperture, we combine a simple mechanical model with the local flow model. The solute transport is simulated using the random walk particle following algorithm. Results of numerical simulations show that the flow is significantly affected by the geometry of aperture distribution varying with the effective normal stress level while it is slightly affected by the fractal dimension that determines the degree of the fracture surface roughness. However, solute transport is influenced by the effective normal stress as well as the fracture surface roughness.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권2호
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• pp.149-161
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• 2019

본 연구에서는 3차원 이산 균열망 수치모형을 이용하여 균열망을 구성하는 균열요소의 길이분포가 유체 흐름 특성이 미치는 영향에 대해 수치적으로 분석하였다. 균열요소의 길이분포의 생성을 위해 절단멱분포법칙을 적용하였으며, 지수 ${\beta}_l$을 1.0에서부터 6.0까지 변화시키면서 유체 흐름 모의를 수행하였다. 모의결과 지수 ${\beta}_l$이 증가함에 따라 균열요소들의 길이분포는 점차적으로 작아지며, 이로 인해 균열망의 투수성에 영향을 미치는 균열요소들 간의 연결성은 취약해지는 것으로 나타났다. 각각의 지수 ${\beta}_l$에 대해 균열요소 각각에서 계산된 유량분포를 분석하였을 때 ${\beta}_l=1.0$에서의 평균유량이 ${\beta}_l=6.0$에 비해 약 447배 크게 산정되었으며, 균열망의 유출경계에서 계산된 유량의 경우 ${\beta}_l=1.0$일 때가 6.0에 비해 약 6,440배 크게 산정되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권1호
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• pp.21-34
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• 2018

Discontinuities considerably affect the mechanical and hydraulic properties of rock mass. These properties of the rock mass are influenced by the geometry of the discontinuities to a great extent. This paper aims to render an account of the geometrical parameters of several discontinuity sets related to the surrounding rock mass of Rudbar Lorestan Pumped Storage Power Plant powerhouse cavern making use of the linear and areal (circular and rectangular) sampling methods. Taking into consideration quite a large quantity of scanline and the window samplings used in this research, it was realized that the areal sampling methods are more time consuming and cost-effective than the linear methods. Having corrected the biases of the geometrical properties of the discontinuities, density (areal and volumetric) as well as the linear, areal and volumetric intensity accompanied by the other properties related to four sets of discontinuities were computed. There is an acceptable difference among the mean trace lengths measured using two linear and areal methods for the two joint sets. A 3D discrete fracture network generation code (3DFAM) has been developed to model the fracture network based on the mapped data. The code has been validated on the basis of numerous geometrical characteristics computed by use of the linear, areal sampling methods and volumetric method. Results of the linear sampling method have significant variations. So, the areal and volumetric methods are more efficient than the linear method and they are more appropriate for validation of 3D DFN (Discrete Fracture Network) codes.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.705-712
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• 2000

The fluid generally flows through fractures in crystalline rocks where most of underground storage facilities are constructed because of their low hydraulic conductivities. The fractured rock is better to be conceptualized with a discrete fracture concept, rather continuum approach. In the aspect of fluid flow in underground, the simultaneous flow of groundwater and gas should be considered in the cases of generation and leakage of gas in nuclear waste disposal facilities, air sparging process and soil vapor extraction for eliminating contaminants in soil or rock pore, and pneumatic fracturing for the improvement of permeability of rock mass. For the purpose of appropriate analysis of groundwater-gas flow, this study presents an unsteady-state multi-phase FEM fracture network simulator. Numerical simulation has been also conducted to investigate the hydraulic head distribution and air tightness around Ulsan LPG storage cavern. The recorded hydraulic head at the observation well Y was -5 to -10 m. From the results obtained by the developed model, it shows that the discrete fracture model yielded hydraulic head of -10 m, whereas great discrepancy with the field data was observed in the case of equivalent continuum modeling. The air tightness of individual fractures around cavern was examined according to two different operating pressures and as a result, only several numbers of fractures neighboring the cavern did not satisfy the criteria of air tightness at 882 kPa of cavern pressure. In the meantime, when operating pressure is 710.5 kPa, the most areas did not satisfy air tightness criteria. Finally, in the case of gas leaking from cavern to the surrounding rocks, the resulted hydraulic head and flowing pattern was changed and, therefore, gas was leaked out from the cavern ceiling and groundwater was flowed into the cavern through the walls.

• 지질공학
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• 제20권4호
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• pp.425-436
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• 2010

이 연구는 부산광역시 기장군 일광면 일대의 일광광산 주변에 위치한 절리암반에 대하여 추계론적 해석기법을 적용하여 삼차원 절리연결구조를 구현하고 절리의 기하학적 특성에 따른 광산배수 산성도의 특성을 고찰하였다. 절리 분포특성을 규명하기 위하여 산성광산배수 발생 가능지역을 중심으로 지표 선형조사선과 시추공영상촬영에 의한 절리조사를 실시하였다. 일광광산의 현장실험 암반에 대한 삼차원 절리연결구조 모델이 추계론적으로 구현되었다. 예측된 절리분포의 타당성을 검토한 결과 모사된 삼차원 절리연결구조는 현장암반의 절리 분포특성을 잘 반영하는 것으로 나타났으며 광산배수 유동에 대한 개관적인 개념을 제공할 수 있다. 현장에서 자연수 주입으로 산성배수를 유도하기 위한 주입공 1공 및 관측공 3공이 설치되었다. 총 29일 동안 주입공으로 투입된 자연수를 모니터링한 결과 절리연결구조에 따른 절리의 기하학적 모수와 산성광산배수 발생 간에 상관성이 있는 것으로 해석되었다. 절리주향의 상대빈도가 상대적으로 큰 방향으로의 관측공에서 높은 값의 pH를， 그리고 낮은 값의 $SO^{2-}_4$ 농도가 측정되었다. 전반적인 추세는 절리주향의 상대빈도가 증가할수록 pH는 로그함수적인 증가를 보이며 $SO^{2-}_4$ 농도는 로그함수적인 감소를 나타내며 높은 결정계수의 상관성을 갖는다. 절리밀도가 상대적으로 큰 방향으로의 관측공에서 낮은 값의 pH를, 그리고 높은 값의 $SO^{2-}_4$ 농도가 측정되었다. 전반적인 추세는 1-D 절리밀도가 증가할수록 pH는 음지수함수적인 감소를 보이며 $SO^{2-}_4$ 농도는 지수함수적인 증가를 나타낸다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.270-288
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 역학적, 수리적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 해석해와의 비교를 통해 검증하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 본 연구에서는 사면체 개별 입자들을 이용하여 해석모델을 생성하고 3DEC을 이용하여 입자와 접촉에서의 거동을 해석하였다. 이 과정에서 등가연속체 개념을 적용해 입자기반모델의 미시물성을 산정할 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 한편, 균열 경사각과 거칠기, 경계응력조건 및 압력 조건에 따른 해석을 실시하여 각 해석조건이 균열의 수직, 전단방향 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 제안된 수치모델은 경계응력에 따른 균열의 미끄러짐(fracture slip)과 유체 압력에 따른 균열의 개방(fracture opening), 균열 경사에 따른 응력 분포, 거칠기로 인한 전단변위의 구속 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 수치해석을 통해 계산된 균열의 수직방향, 전단방향 변위는 모두 해석해를 통해 계산된 값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제6권1호
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• pp.30-38
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• 1996

A two dimensional analysis program for groundwater flow in fractured network was developed to analyze the influence of discontinuity characteristics on groundwater flow. This program involves the generation of discontinuities and also connectivity analysis. The discontinuities were generated by the probabilistic density function(P.D.F.) reflecting the characteristics of discontinuities. And the fracture network model was completed through the connectivity analysis. This program also involves the analysis of groundwater flow through the discontinuity network. The result of numerical experiment shows that the equivalent hydraulic conductivity increased and became closer to isotropic as the density and trace length increased. And hydraulic head decreased along the fracture zone because of much water-flow. The grouting increased the groundwater head around cavern. An analysis of groundwater flow through discontinuity network was performed around underground oil storage cavern which is now under construction. The probabilistic density functions(P.D.F) were obtained from the investigation of the discontinuity trace map. When the anisotropic hydraulic conductivity is used, the flow rate into the cavern was below the acceptable value to maintain the hydraulic containment. But when the isotropic hydraulic conductivity is used, the flow rate was above the acceptable value.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권3호
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• pp.111-119
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• 1999

본 연구는 방사성 폐기물 처분부지의 안정성 평가검증을 위한 균열 암반내 지하수리시스템 특성연구의 일환으로 균열암반모사 및 균열망 특성을 규명하는 것으로 지하 심부에 위치하게 되는 방사성폐기물 처분부지와 입지조건이 유사한 LPG 지하비축기지를 대상으로 균열 및 수리지질특성의 규명과 연속체 모델과 불연속체 모델의 적용을 통한 지하수 유동로 해석을 실시하였다. 불연속체 모델을 통한 지하수 유동 및 용질 이동의 모사에는 균열의 방향성과 균열의 공간적 밀도가 가장 중요한 요소인 것으로 나타났다. 본 연구지역에서는 3조의 균열군이 조사되었으며 균열의 공간적 밀도( $P_{32}$)는 0.85 $m^2$/㎥로 나타났다. 프로판 공동주변의 모사영역(200$\times$200$\times$200 m)에 대하여 실제로 지하수의 유동에 관여하는 투수성 균열의 밀도( $P_{32c}$)를 모사한 결과는 0.536 $m^2$/㎥로 나타났으며. 저투수성인 균열을 제거함으로서 0.26 $m^2$/㎥의 균열밀도(T- $P_{32c}$)를 갖는 모델을 재구성하여 수압터널로부터 PC 2. PC 3의 프로판 주공동으로의 유동로 분석을 실시하였다.다.