• 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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.183-194
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• 2017

지반을 굴착하여 시추공을 형성할 때 공벽을 중심으로 응력의 재분배가 이루어지고 이 때 시추 안정액을 활용하여 공벽에 응력의 평형을 이룸으로써 공벽의 안정성을 유지한다. 시추공 내에 주입하는 시추 안정액이 시추공의 안정성을 유지하기 위한 압력의 상한과 하한의 범위를 Mud window라고 정의하고 다양한 이론에 의해 계산된다. 본 연구에서는 수치해석을 활용하여 시추공의 안정성을 분석하여 Mud window를 작성하고 이론값과 비교 분석하여 모델링에 대한 검증을 수행하였다.

• 소음진동
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• 제7권4호
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• pp.631-636
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• 1997

A method to estimate the radiatio power to the surrounding formation due to axial vibration of the pipe in a fluid-filled borehole has been developed, by using the propagation modes of stress wave in an infinitely-long and uniform drilling borehole surrounded by a radially-infinite homogeneous formation. Also, the equivalent damping coefficient for the axial vibration of the pipe has been derived. As an example, results for a real drilling borehole has been presented. The analysis of the elastic motion of the infinite formation which has cylidrical cavity is simplified with the geometric axisymmetry and the low-frequency assumption so that the analytic solution is obtained.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제13권1호
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• pp.33-43
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• 2003

암반구조물 설계를 위한 지반조사에서 지하 암반에 분포된 불연속면들의 방향성 파악은 시추공 내부에 대한 영상촬영 기법에 전적으로 의존되어 왔다. 그러나, 공내 영상촬영은 고가의 장비가 요구되며 시추작업 완료 후 측정작업이 추가로 소요되어 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 시추조사시 간편하게 불연속면의 방향을 측정하여 신뢰성 있는 지반정보 자료를 제공할 수 있는 Discontinuity Orientation Measurement (DOM) 시추장비 및 불연속면 분포해석 모델 RoSA-DOM을 개발하였다. DOM 시추 장비에서 기 설정된 방향성을 지시하는 기준선이 표시된 시추 코어가 회수되면 코어 상의 절리 단면에서 측정된 3개 지점의 자표를 이용하여 절리면의 경사방향 및 경사각을 산정한다. 또한 코어 축이 절리면을 관통하는 지점의 좌표를 산정하여 절리 위치를 설정한다. 절리군 형성은 clustering algerian을 활용하여 분석한다. 코어 축을 조사선으로 설정하여 전체 절리 간격 및 군 간격을 해석한다. 전체 시추구간 및 특정 구역에서의 RQD를 산정하여 암반의 공학적 활용도 고찰을 위한 기본 자료를 도출한다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제19권4호
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• pp.517-532
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• 2021

Safe geological disposal of spent nuclear fuel (SNF) requires knowledge of the deep hydrochemical characteristics of the repository site. Here, we conducted a set of deep hydrochemical investigations using a 750-m borehole drilled in a model granite system in Wonju, South Korea. A closed investigation system consisting of a double-packer, Waterra pump, flow cell, and water-quality measurement unit was used for in situ water quality measurements and subsequent groundwater sampling. We managed the drilling water labeled with a fluorescein dye using a recycling system that reuses the water discharged from the borehole. We selected the test depths based on the dye concentrations, outflow water quality parameters, borehole logging, and visual inspection of the rock cores. The groundwater pumped up to the surface flowed into the flow cell, where the in situ water quality parameters were measured, and it was then collected for further laboratory measurements. Atmospheric contact was minimized during the entire process. Before hydrochemical measurements and sample collection, pumping was performed to purge the remnant drilling water. This study on a model borehole can serve as a reference for the future development of deep hydrochemical investigation procedures and techniques for siting processes of SNF repositories.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.251-263
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• 2015

본 연구에서는 석회암 공동이 분포하는 지역에서 발생한 지반침하 현상의 원인을 파악하고 공동의 분포 위치 및 규모를 분석하기 위하여 지표지질조사, 시추조사, 전기비저항, 토모그래피 탐사 등을 실시하였다. 지표지질조사 및 시추조사 결과에 의하면 연구지역에서 석회암은 방해석의 함량에 따라 고함유대와 저함유대가 교호하며 분포한다. 시추조사 결과를 중심으로 전기비저항 및 탄성파 토모그래피 탐사 결과와 비교분석한 결과에 의하면 대부분의 공동은 지반침하가 발생한 지점을 중심으로 심도 7~14 m의 토사층과 암반의 경계부 주변에 집중되어 분포하고 있다. 또한 공동의 규모는 558~835 ㎥로 소규모이며, 침하의 형태는 사질토 지반에서 흔히 발생하는 Suffosion sinkhole에 속한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권2호
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• pp.153-167
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• 2022

This study proposes a method to analyze the distribution of coal porosity disturbances after the excavation of ultra-large-diameter water jet boreholes using a coal wetting and softening model. The high-pressure jet is regarded as a short-term high-pressure water injection process. The water injection range is the coal softening range. The time when the reference point of the borehole wall is shocked by the high-pressure water column is equivalent to the time of high-pressure water injection of the coal wall. The influence of roadway excavation with support and borehole diameter on the ultra-large-diameter jet drilling excavation is also studied. The coal core around the borehole is used to measure the gas permeability for determining the porosity disturbance distribution of the coal in the sampling plane to verify the correctness of the simulation results. Results show that the excavation borehole is beneficial to the expansion of the roadway excavation disturbance, and the expansion distance of the roadway excavation disturbance has a quadratic relationship with the borehole diameter. Wetting and softening of the coal around the borehole wall will promote the uniform distribution of the overall porosity disturbance and reduce the amplitude of disturbance fluctuations.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.455-461
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• 2014

The Honam-Jeju, Korea-Japan, and Korea-China subsea tunnel construction projects have drawn significant attention since the early 2000s. These subsea tunnels are much deeper than most existing natural shallow sea tunnels linking coastal areas. Thus, the need for developing new technologies for the site selection and construction of deep subsea tunnels has recently emerged, with the launch of a research project titled "Development of Key Subsea Tunnelling Technology" in 2013. A component of this research, an analysis of deep subsea geological structure, is currently underway. A ground investigation, such as a borehole or geophysical investigation, is generally carried out for tunnel design. However, when investigating a potential site for a deep subsea tunnel, borehole drilling requires equipment at the scale of offshore oil drilling. The huge cost of such an undertaking has raised the urgent need for methods to indirectly assess the local geological structure as much as possible to limit the need for repeated borehole investigations. This study introduces an indirect approach for assessing the geological structure of the seafloor through a submarine bathymetry analysis. The ultimate goal here is to develop an automated approach to the analysis of submarine geological structures, which may prove useful in the selection of future deep subsea tunnel sites.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2019년도 춘계학술논문요약집
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• pp.145-146
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• 2019