• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 추계학술발표회
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• pp.27-30
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• 2001

Flow and transport at fracture intersections, and their effects on network scale transport, are investigated in three-dimensional random fracture networks. Fracture intersection mixing rules complete mixing and streamline routing are defined in terms of fluxes normal to the intersection line between two fractures. By analyzing flow statistics and particle transfer probabilities distributed along fracture intersections, it is shown that for various network structures with power law size distributions of fractures, the choice of intersection mixing rule makes comparatively little difference in the overall simulated solute migration patterns. The occurrence and effects of local flows around an intersection (local flow cells) are emphasized. Transport simulations at fracture intersections indicate that local flow circulations can arise from variability within the hydraulic head distribution along intersections, and from the internal no flow condition along fracture boundaries. These local flow cells act as an effective mechanism to enhance the nondiffusive breakthrough tailing often observed in discrete fracture networks. It is shown that such non-Fickian (anomalous) solute transport can be accounted for by considering only advective transport, in the framework of a continuous time random walk model. To clarify the effect of forest environmental changes (forest type difference and clearcut) on water storage capacity in soil and stream flow, watershed had been investigated.

• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.81-90
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• 2019

본 연구는 이차원 DFN(discrete fracture network) 시스템에서 절리의 빈도 및 길이분포에 따른 절리텐서의 성분 및 일차불변량이 DFN의 블록수리전도 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적인 두 방향의 절리군을 사용하여 절리군의 빈도와 길이분포에 따라 생성된 총 36개의 DFN 시스템에서 각각 매 $30^{\circ}$ 간격으로 설정된 수두경사에 따른 블록수리전도도와 절리텐서의 성분 간의 상관성 분석이 수행되었다. DFN 블록의 블록수리전도도는 이에 직교하는 방향의 절리텐서 성분과 강한 상관관계를 갖는다. 본 연구의 연결성을 유지한 DFN 시스템은 절리텐서의 일차불변량이 2.0~2.5 이상일 때 등가의 연속체 해석이 가능한 것으로 평가되었다. 절리텐서의 일차불변량은 평균 블록수리전도도와 매우 강한 함수관계를 갖으며 DFN 시스템의 블록수리전도 특성을 평가하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 본 연구를 통하여 절리텐서의 일차불변량을 이용한 DFN 시스템의 업스케일링 가능성이 논의되었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권5호
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• pp.450-461
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• 2015

본 연구는 블록크기 및 균열의 기하학적 속성이 균열암반의 수리적 특성에 미치는 효과를 파악하기 위해 이차원 등가파이프 연결구조에 기반을 둔 DFN 유체유동 해석기법을 적용하여 수치실험을 수행하였다. 두 개의 균열군을 사용하여 균열의 기하학적 속성 변화를 반영할 수 있도록 방향, 면적빈도, 길이분포를 달리하며 이차원 영역에 추계론적으로 생성한 총 72개의 DFN 블록에 대하여 방향에 따른 블록수리전도도가 산정되었다. 또한, 각각의 DFN 블록에서 이론적 블록수리전도도, 주 수리전도도텐서 및 평균블록수리전도도를 추정하여 비교분석한 결과, 블록크기 및 균열의 기하학적 속성은 균열성 암반의 수리적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 균열군의 교차각이 작을수록, 면적빈도가 낮고 길이분포가 짧을수록 DFN 시스템은 유체유동에 대한 REV를 정의하기 어려우며 방향에 따른 블록수리전도도의 변동성이 강하게 나타났다. 일반적으로 블록크기가 커질수록 DFN 시스템에 대한 등가연속체 취급 가능성은 높아진다.

• 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.

• Computers and Concrete
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• 제7권1호
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• pp.39-51
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• 2010

The system of pores of autoclaved aerated concrete (AAC) is described by the so-called cherry-pit model, a random system of partially interpenetrating spheres. For the simulation of fracture processes, the solid phase is approximated by an irregular spatial network of beams obtained by means of the so-called radical tessellation with respect to the pore spheres. FE calculations using standard software (ANSYS) yield the strain energies of the beams. These energies are used as fracture criterion according to which highly loaded beams are considered as broken and are removed from the network. The paper investigates the relationship between mean fracture strength and microstructure for structures close to real AAC samples and virtual structures with particular geometrical properties.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.342-350
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• 1998

시추공 텔레뷰어에 의해 획득된 시추공벽 영상을 이용하여 암반내 절리 구조 특성을 해석하고자 하였다. 절리구조의 특성으로서 발달된 절리군의 방향성 및 거칠기의 산정은 영상분석을 통한 절리궤적의 추적에 의하였으며, 산정된 절리군의 JRC 값과 추정된 역학적 상수들로부터 Barton-Bandis 모델에 의해 절리강성을 추정하고 자료들을 종합하여 암반 수치해석 모델링용 절리구조도를 작성하였다. 시추공벽 절리궤적의 추적 효율성을 높이기 위하여 영상 분석기에 내장된 함수를 이용한 최적의 매크로 프로그램과 걸칠기 산정 프로그램, 절리구조도 작성용 프로그램을 완성하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.69-73
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• 2000

We systematically analyze the influence of fracture junction, solute transfer characteristics on transport patterns in discrete, two-dimensional fracture network models. Regular lattices and random fracture networks with power-law length distributions are considered in conjunction with particle tracking methods. Solute transfer probabilities at fracture junctions are determined from analytical considerations and from simple complete mixing and streamline routing models. For regular fracture networks, mixing conditions at fracture junctions are always dominated by either complete mixing or streamline routing end member cases. Moreover bulk transport properties such as the spreading and the dilution of solute are highly sensitive to the mixing rule. However in power-law length networks there is no significant difference in bulk transport properties, as calculated by assuming either of the two extreme mixing rules. This apparent discrepancy between the effects of mixing properties at fracture junctions in regular and random fracture networks is explained by the statistics of the coordination number and of the flow conditions at fracture intersections. We suggest that the influence of mixing rules on bulk solute transport could be important in systematic orthogonal fracture networks but insignificant in random networks.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.341-358
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• 2015

본 연구에서는 불연속암반의 모사기법인 3차원 불연속균열망(Discrete Fracture Network, DFN)모델의 구성 및 해석 코드인 FracMan을 이용하여, DFN모델에서의 불연속면의 밀도(fracture intensity), 불연속면의 방향성(fracture orientation), 불연속면의 크기(fracture size), 불연속면의 모양(fracture shape) 등의 불연속면의 특성인자간의 관계를 분석하고자 하였다. $100m{\times}100m{\times}100m$ 모델영역에서 균열의 선형밀도($P_{10}$)와 불연속면을 구성하는 인자 간의 상관관계 분석을 위해 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구 결과, 불연속면의 밀도에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 불연속면의 방향성 인자인 선주향(Trend)과 선경사(Plunge)로 나타났다. 불연속면의 체적밀도($P_{32}$)의 계산을 위해서 불연속면의 선주향이 $10^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$, $120^{\circ}$, $150^{\circ}$, $180^{\circ}$인 7가지 경우와 선경사가 $5^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$, $85^{\circ}$인 7가지 경우에서의 수직, 수평시추일 경우에 관한 $P_{10}$의 환산인자($C_{13}$)를 도출하였다. 본 연구의 결과가 불연속균열망 모델을 구성하고 이해하는 데 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제28권5호
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• pp.503-512
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• 1995

2차원 불연속 절리 모델 (Discrete Fracture Model)을 사용하여 절리망 내에서 지하수 흐름을 시뮬레이션하였다. 불연속 절리 모델에서는 지하수가 오직 절리망을 통해서 흐른다고 가정한다. 이와 같은 분석은 결정질암 같이 지질 매체의 투수율이 매우 낮은 경우에 유용하다. 하지만 불연속 절리망을 완벽하게 구현하는 것이 불가능하므로, 이에 접근하는 방법으로 확률 통계적 모델이 제안되었다. 확률-통계적 모텔은 특성인자(밀도, 방향, 길이, 틈새두께 등)가 특별한 분포 유형을 갖는다고 가정한다. 확률-통계적 모델은 가정된 분포를 따르도록 특성인자를 생성한다. 이 후 본 모델을 통해 분석된 몇몇 특성인자를 가지고 절리망을 생성한다. 절리망을 생성한 이 후 지하수의 유통을 계산하기 위해 유한요소법을 적용하였다. 이 때 일차원 선요소가 유한요소망의 주요 요소이다. 시뮬레이션 결과는 절리망 내의 주요 흐름 경로를 통해 보여진다. 절리망 내의 지하수 속도를 비교하여 주요 흐름 경로를 찾아낸다. 본 연구에서 개발된 모델은 절리망 내의 지하수 흐름에 특성인자들이 미치는 영향을 평가할 수 있는 방법을 제공한다. 이를 위하여 30번의 생성을 하는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해서 여러 특성 인자들이 지하수 흐름에 미치는 영향을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.66-81
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• 2021

본 연구는 삼차원 절리텐서 파라미터와 DFN(discrete fracture network) 블록의 변형특성 간의 상관성 분석을 수행하여 절리텐서의 방향성분 및 일차불변량이 절리성 암반의 변형계수 및 전단탄성계수에 미치는 영향을 평가하였다. 확정적 방향성을 갖는 1~2개의 절리군을 사용하여 절리의 빈도 및 길이분포의 변화에 따라 생성한 총 224개의 DFN 블록에 대하여 절리텐서 파라미터가 산정되었다. 또한, 정육면체 DFN 블록에 대하여 개별요소법을 활용하여 서로 직교하는 세 방향으로 변형특성이 추정되었다. 절리텐서의 일차불변량이 증가할수록 변형계수 및 전단탄성계수는 대체로 저감되는 양상을 나타내지만, 감소폭이 줄어들어 일차불변량이 특정 기준값을 상회하면 변형계수 및 전단탄성계수는 거의 일정한 값을 유지하였다. 삼차원 DFN 블록에 대한 지향적 변형특성은 대응하는 방향의 절리텐서성분과 멱함수의 강한 상관관계를 도출하였다.