• 방사성폐기물학회지
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• 제21권1호
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• pp.23-41
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• 2023

Coupled thermo-hydraulic-mechanical (THM) processes are essential for the long-term performance of deep geological disposal of high-level radioactive waste. In this study, a numerical sensitivity analysis was performed to analyze the effect of rock properties on THM responses after the execution of the heater test at the Kamaishi mine in Japan. The TOUGH-FLAC simulator was applied for the numerical simulation assuming a continuum model for coupled THM analysis. The rock properties included in the sensitivity study were the Young's modulus, permeability, thermal conductivity, and thermal expansion coefficients of crystalline rock, rock salt, and clay. The responses, i.e., temperature, water content, displacement, and stress, were measured at monitoring points in the buffer and near-field rock mass during the simulations. The thermal conductivity had an overarching impact on THM responses. The influence of Young's modulus was evident in the mechanical behavior, whereas that of permeability was noticed through the change in the temperature and water content. The difference in the THM responses of the three rock type models implies the importance of the appropriate characterization of rock mass properties with regard to the performance assessment of the deep geological disposal of high-level radioactive waste.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권10호
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• pp.3359-3366
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• 2021

An engineered barrier system (EBS) for the deep geological disposal of high-level radioactive waste (HLW) is composed of a disposal canister, buffer material, gap-filling material, and backfill material. As the buffer fills the empty space between the disposal canisters and the near-field rock mass, heat energy from the canisters is released to the surrounding buffer material. It is vital that this heat energy is rapidly dissipated to the near-field rock mass, and thus the thermal conductivity of the buffer is a key parameter to consider when evaluating the safety of the overall disposal system. Therefore, to take into consideration the sizeable amount of heat being released from such canisters, this study investigated the thermal conductivity of Korean compacted bentonites and its variation within a temperature range of 25 ℃ to 80-90 ℃. As a result, thermal conductivity increased by 5-20% as the temperature increased. Furthermore, temperature had a greater effect under higher degrees of saturation and a lower impact under higher dry densities. This study also conducted a regression analysis with 147 sets of data to estimate the thermal conductivity of the compacted bentonite considering the initial dry density, water content, and variations in temperature. Furthermore, the Kriging method was adopted to establish an uncertainty metamodel of thermal conductivity to verify the regression model. The R² value of the regression model was 0.925, and the regression model and metamodel showed similar results.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.13-23
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• 2001

도로나 철도 변에 나타나는 암반사면은 외부 기온에 영향을 받아 동절기부터 이른봄에 걸쳐 동결융해작용을 반복해서 받는다. 본 연구의 목적은 불연속성 암반이 동결융해작용을 반복하여 받을 경우 열화현상을 겪게 되고 이에 따른 암반의 안정성이 어떻게 변화되는가를 해석한다. 해석방법으로는 균질화법을 이용하여 불연속성 암반의 강도특성을 밝히고 파괴기준으로는 드러커-플래커 기준을 이용한다. 또한 실제 암석의 열화특성은 응회암을 채취하여 실내 동결융해실험에 의하여 열화특성을 정량화 하여 암반의 안정성 해석의 기초 자료로 이용한다. 현장사면에서 동결융해에 의한 열화의 깊이를 추정하기 위하여 일차원 열전도 방정식을 이용하여 온도에 영향을 받는 깊이를 구한다. 모델 사면의 동결융해 깊이를 결정한 후 모델 암반사면에서 암반의 강도 값의 변화양상을 해석한다. 암반의 작용하는 외력은 자중에 의한 중력만이 작용한다고 가정하고 안전율 해석을 실시한다. 그 결과 암반의 안정성 변화양상을 정량적으로 분석한다. 대상으로 하는 두 도시의 경우 동결융해 영향을 받는 깊이는 1.0m 내외 였으며 10년 경과 후에는 암반의 붕괴 조짐을 나타나는 것을 추측할 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권5호
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• pp.429-438
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• 2008

The objective of the present study is the depth and layout optimizations of a single layer, high level radioactive waste repository in a discontinuous rock mass with special joint set arrangements. A single layer repository model, considering variations in the repository depths, pitches, and tunnel spacings, is used to analyze the thermomechanical interaction behavior. It is assumed that the repository is constructed in saturated granite with joints; the PWR spent fuel in a disposal canister is installed in a deposition drift which is then sealed with compacted bentonite; and the backfill material is filled in the repository tunnel. The decay heat generated by the high level radioactive wastes governs the thermomechanical behavior of the near field rock mass of the repository. The temperature and displacement behavior of the repository is influenced more by the pitch variations than the tunnel spacing and repository depth. However, the stress behavior is influenced more by the repository depth variations than the pitch and tunnel spacing. For the final selection of the tunnel spacing, pitch, and repository depth, other aspects such as the nuclide migration through a groundwater flow path, construction costs, operation costs, and so on should be considered.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.321-329
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• 2003

채굴적의 붕괴에 따른 침하에 의해 발생하는 변형률 의존 수리전도도 변화를 조사하였다. 수직 및 전단벨변형률, 탄성계수감소비, 절리간격 등은 수리전도도 변화를 좌우하는 주요 인자들이다. 탄성계수감소비는 RMR에 의해 절리간격은 RQD로 표현함으로서 심하게 파쇄된 암반에서부터 무결암까지의 모든 조건을 나타내는 현지암반의 수리전도도 변화를 결정할 수 있다. 지표 부근에서의 수리전도도 변화는 별로 나타나지 않으며 채굴적 주변에서의 변화가 큰 것으로 나타났다. 침하에 의해 수리전도도가 1보다 커지는 지역은 채굴적 상부 약 20m 구간까지 인 것으로 조사되었다. 전단변형률도 채굴적 주변에서의 수리전도도 증가에 큰 역할을 하는 것으로 나타났다. RMR이 감소함에 따라 채굴적 주변의 수리전도도는 증가하는 것으로 나타났는데 이는 RMR이 낮은 불량 암반에서의 침하가 수리전도도에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.211-221
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• 2003

스웨덴$\"{A}"{s}"{p}"{o}$지하실험실에서는 방사성폐기물 처분공 사이 암반에서의 파쇄 및 안정성을 예측할 수 있는 능력을 평가하기 위해 $\"{A}"{s}"{p}"{o}$ 암주 안정성 실험 (APSE)이라고 하는 현지 가열 실험이 준비되고 있다. 계획된 시험 조건하의 암주에서의 균열 진전 과정을 합리적으로 예측하기 위해 경계요소 수치해석 코드인 FRACOD가 적용되었다. 암석경계와 무결암석 내에서의 균열 진전을 모사하기 위해 코드를 개선하였다. 또한 굴착 및 열하중에 의해 발생하는 응력분포를 FRACOD모델에 적용하기 위해 새로운 경계요소를 이용한 역해법을 개발하였다. 이 글은 계획된 시험조건에 대한 예측 모델링 결과를 제시한다. 굴착에 의한 응력분포는 암주 벽면에 약간의 균열을 발생시켰다. 120일 동안의 가열에 의해 암주 벽면 중앙부에서 전형적인 전단 균열들의 개시 및 전파가 일어났지만, 전반적으로 암주 내부는 고려되는 조건하에서 안정한 상태를 유지하였다. 기존 절리들의 존재와 균열 물성에 따른 영향이 또한 논의되었다. 해석 결과를 통해 FRACOD가 심부 터널 및 보어홀에서 취성 암반의 균열 진전 현상을 적절히 모델링할 수 있음을 알 수 있다. 취성 암반의 균열 진전 현상을 적절히 모델링할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.51-59
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• 2009

본 연구는 댐 4개소의 기초지반에 실시된 암반 그라우팅에 대한 현장 시험결과를 통하여 RQD, 단위시멘트주입량, Lugeon값(Lu) 및 최대주입압력과의 상관관계를 비교 분석하였다. 본 연구현장에 대하여 댐 기초지반에서 암반 그라우팅을 실시한 후 차수성에 관한 개량효과 분석결과 변성암지역이 퇴적암지역 보다 우수한 것으로 조사되었다. 그리고 압밀(Consolidation) 그라우팅의 차수효과가 차수(Curtain) 그라우팅 보다 우수한 것으로 나타났다. 단위시멘트주입량은 RQD가 클수록 증가하는 경향을 보이나, Lugeon값은 RQD와 무관한 관계를 나타내고 있다. Lugeon값과 단위시멘트주입량(Vc)의 관계는 서로 비례하고 비교적 투수성이 큰 퇴적암 지역에서의 상관관계가 Lu = 0.22Vc인 직접적인 비례관계를 보였다. 기 시공된 인접공의 영향은 차수 그라우팅 보다 압밀 그라우팅이 큰 것으로 조사되었다. 그리고 주입순서에 따른 단위시멘트주입량과 Lugeon값의 변화는 거의 동일한 거동을 나타내고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.411-434
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• 2022

사용후핵연료의 심층처분 개념에서 근계영역 암반은 열-수리-역학적 복합거동을 하게 되는 것으로 잘 알려져있다. 이러한 복합거동 과정에서 암석의 여러 물성들은 변화하는데, 이러한 물성변화를 합리적으로 반영하는 경우 고준위방사성폐기물 처분장의 장기안정성의 평가를 위해 활용되는 해석 및 현장시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 기술보고에서는 암석의 열-수리-역학적 간접복합거동에 관한 국내외 연구사례를 조사하고 분석하였다. 특히, 간접복합거동의 대표적인 사례 중 지하수에 의한 포화 및 온도 증가에 따른 암석의 여러 물성 변화, 응력 변화에 의한 투수계수 변화를 중점적으로 조사·요약하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 사면안정 학술발표회
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• pp.155-180
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• 2000

The pattern of domestic slope construction has been steadily changed from the simpled and small-scale to the large-scale and complicated one, frequently near the existing structures, as the density of population and the traffic increases. In some cases, the slopes become steeper and larger due to the road improvement and construction. For the rock slope, the existence of discontinuity cannot be disregarded and acts as an important factor on the slope stability. Most of the existing methods for stabilizing the slope were focused on reducing the slope angle. Under the specific geographic condition, it is necessary to concentrate more efforts on the research and development of supporting system for the slope stability. As a supporting system, it is often very advantageous to use the FRP pipe grouting method that is similar to the existing soil nailing method or the rock bolting method but uses the high strength FRP pipe as a principal reinforcement in place of steel bar. Through the FRP pipe, the grout material can be injected into the rock mass to improve its shear strength to the required value. .In this study, the characteristics of FRP are investigated by the laboratory tests and the field tests. And, the practical aspects of FRP method are reviewed and analyzed.

• 방사성폐기물학회지
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• 제19권1호
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• pp.75-85
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• 2021

Evaluating the quantitative damage to rocks through acoustic emission (AE) has become a research focus. Most studies mainly used one or two AE parameters to evaluate the degree of damage, but several AE parameters have been rarely used. In this study, several data-driven models were employed to reflect the combined features of AE parameters. Through uniaxial compression tests, we obtained mechanical and AE-signal data for five granite specimens. The maximum amplitude, hits, counts, rise time, absolute energy, and initiation frequency expressed as the cumulative value were selected as input parameters. The result showed that gradient boosting (GB) was the best model among the support vector regression methods. When GB was applied to the testing data, the root-mean-square error and R between the predicted and actual values were 0.96 and 0.077, respectively. A parameter analysis was performed to capture the parameter significance. The result showed that cumulative absolute energy was the main parameter for damage prediction. Thus, AE has practical applicability in predicting rock damage without conducting mechanical tests. Based on the results, this study will be useful for monitoring the near-field rock mass of nuclear waste repository.