• 방사성폐기물학회지
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• 제20권4호
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• pp.429-453
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• 2022

Numerical modeling and scenario composition are needed to characterize the geological environment of the disposal site and analyze the long-term evolution of natural barriers. In this study, processes and features of the hydro-mechanical behavior of natural barriers were categorized and represented using the interrelation matrix proposed by SKB and Posiva. A hydro-mechanical coupled model was evaluated for analyzing stress field changes and fracture zone re-activation. The processes corresponding to long-term evolution and the hydro-mechanical mechanisms that may accompany critical processes were identified. Consequently, practical numerical methods could be considered for these geological engineering issues. A case study using a numerical method for the stability analysis of an underground disposal system was performed. Critical stress distribution regime problems were analyzed numerically by considering the strata's movement. Another case focused on the equivalent continuum domain composition under the upscaling process in fractured rocks. Numerical methods and case studies were reviewed, confirming that an appropriate and optimized modeling technique is essential for studying the stress state and geological history of the Korean Peninsula. Considering the environments of potential disposal sites in Korea, selecting the optimal application method that effectively simulates fractured rocks should be prioritized.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.71-79
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• 2009

다공질매질에 굴착된 2개의 관정과 단열암반층에 굴착된 2개의 관정으로 부터 단계양수시험이 실시되었다. Jacob(1947)이 제시한 P = 2.0 값은 단계양수시험의 수위강하를 해석하기 위하여 다공질매질과 단열암반층에 모두 적용되고 있다. 단계양수시험 해석에 대한 선형 모델(Jacob's graphic method)의 문제점들을 파악하기 위하여, 선형과 비선형 모델(Labadie and Helweg's least-sauares method)에서 산정된 우물상수(대수층손실상수(B), 우물손실상수(C) 및 우물손실지수(P))를 비교 분석하였다. 선형과 비선형 모델에서 산정된 C와 P값의 차이는 대수층의 투수성과 관정의 조건에 따라 다양하게 나타났다. 즉, 다공질매질에서 비선형 모델로 산정된 C값은 선형 모델로 산정된 C값에 비해 약 $10^0{\sim}10^{-2}$, 단열암반층에서는 약 $10^{-3}{\sim}10^{-6}$배 낮게 나타났다. 비선형 모델을 통해 산정된 다공질매질의 P값은 $2.124{\sim}2.775$, 단열암반층은 $3.459{\sim}5.635$의 범위로 산정되었으며, 이때 비선형 모델에서 우물손실은 P값에 따라 크게 좌우되었다. 선형과 비선형 모델을 통해 산정된 우물효율성의 차이는 다공질매질에서 $1.56{\sim}14.89%$, 단열암반층에서 $8.73{\sim}24.71%$를 보여 모델의 선택에 따라 상당한 오차를 가지는 것으로 나타났다. 또한 비선형의 최소제곱법을 적용한 회귀분석 방법이 모든 대수층의 단계양수시험 해석에 있어 매우 유용함을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권1호
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• pp.93-105
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• 2022

With the exploitation of natural resources in China, underground resource extraction and underground space development, as well as other engineering activities are increasing, resulting in the creation of many defective rocks. In this paper, uniaxial compression tests were performed on rocks with double holes and fractures at different angles using particle flow code (PFC2D) numerical simulations and laboratory experiments. The failure behavior and mechanical properties of rock samples with holes and fractures at different angles were analyzed. The failure modes of rock with defects at different angles were identified. The fracture propagation and stress evolution characteristics of rock with fractures at different angles were determined. The results reveal that compared to intact rocks, the peak stress, elastic modulus, peak strain, initiation stress, and damage stress of fractured rocks with different fracture angles around holes are lower. As the fracture angle increases, the gap in mechanical properties between the defective rock and the intact rock gradually decreased. In the force chain diagram, the compressive stress concentration range of the combined defect of cracks and holes starts to decrease, and the model is gradually destroyed as the tensile stress range gradually increases. When the peak stress is reached, the acoustic emission energy is highest and the rock undergoes brittle damage. Through a comparative study using laboratory tests, the results of laboratory real rocks and numerical simulation experiments were verified and the macroscopic failure characteristics of the real and simulated rocks were determined to be similar. This study can help us correctly understand the mechanical properties of rocks with defects and provide theoretical guidance for practical rock engineering.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.195-202
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• 2006

터널 설계 공사에서 터널 굴착 시 암반 내 절리 및 파쇄구간에서 발생하는 지하수 유입과 그에 따른 지하수위 저하를 예측 판단하기 위해서 다양한 현장 조사와 모델링 분석 등을 실시하였다. 그러나, 수리지질학적 특성상 다공질과 균열 암반 매질간의 정확한 구별 없이 혼별 되어 적용되었기 때문에 합리적인 설계 적용에 어려움이 많았다. 또한, 다양한 조사방법들의 정확한 적용 목적과 상호 관계에 대한 명확한 규정 없이 실시되어 획득된 결과들의 중첩, 실제 필요한 자료의 미획득, 잘못된 자료 결과의 적용 등을 발생 시켰다. 따라서, 본 논문에서는 지하수 환경 영향 평가 조사 과정에서 실시되는 여러 가지 방법들을 현장 조사, 현장 시험, 그리고 수치해석 프로그램 순으로 구별하여 각 방법들의 수리적 특성을 정의하고 적합한 적용 대상을 규명 하였다. 또한 각 방법들의 상호관계 및 전체적인 조사 순서에 대한 전체적인 기술지도를 작성하였다. 작성된 지도를 통해 해당되는 대상 지역 특성에 따라 적절한 조사 방법의 배치, 시험 수량 및 분석 방법 등을 결정하여 체계적인 조사를 수행 하여 우리나라 터널 구간 주변에 대부분 분포하는 암반 내 지하수 환경 시스템을 보다 합리적으로 규명하여 반영할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제4권2호
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• pp.219-229
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• 1994

균열 암반내 지하수 흐름은 공간적으로 불규칙하게 분포하는 균열 발달 상태에 영향을 받으므로 균질의 등방성 피압 대수층에 적용이 가능한 Theis식으로는 균열 암반 대수층의 수리지질학적 특성을 똑바로 이해할 수 없다. 본 연구에서는 지하수 흐름의 프락탈(Fractal)모델을 발전시킨 누수를 포함하는 프락탈모델의 이론적은 배경 및 수리상수 산출 방법을 제시하고,개발된 모델을 야외자료에 적용시켰다. 상기 모델은 홍천과 유성지역에서 수행된 양수시험 자료에 적용시킨 결과, 동일한 수리상수 값으로 양수정과 관측정에서의 관측된 수위하강 곡선과 이론적인 수위하강 곡선이 잘 일치하는 결과를 얻었다. 홍천 지역과 유성 지역의 시험공 주위의 프락탈 차원은 1.9로 구해졌으며, 이것은 이들 지역의 지하수 흐름이 2차원보다 약간 작은 프락탈 차원을 보인다는 것을 지시한다.

• 지질공학
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• 제5권2호
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• pp.155-165
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• 1995

열극암반내의 지하수유동 및 용질이동 해석을 위해서는 추계론적인(Simulation Techique) 3차원 불연속체 모형(Discrete Fracture Model)이 요구된다. Monte Carlo 모의기법(Simulation Techique)에 의해 구성된 추계론적 불연속체모형을 지하 유류저장공동의 기밀성평가를 위한 지하수유동 및 용질이동 모의에 적용하였다. 불연속체모형구성에 영향을 미치는 열극 특성요소는 방향서 및 크기로 분석되었으며, 구성도니 모형(Model)에서의 지하수유동에 영향을 미치는 요소는 투수성 열극밀도로 분석되었다. Particle Tracking 기법을 사용한 불연속체모형의 용질이동 모의에서는 열극의 투수성에 의해 이동경로 및 이동속도에 많은 차이가 관찰되었다. 검증된 추계론적 불연속체모형은 지하 유류저장공동 기밀성평가에 적용이 가능함이 부분적으로 인정되었다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.66-71
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• 2003

Profiles of naturally fractured surfaces of three sedimentary rock samples were plotted from the measured data using a mechanical profilometer. Fractal dimension of these profiles were computed and statistical F-test indicates that fractal dimension (FD) values can be used as a parameter for distinguishing the rock types. The comparison between FD values and a commonly used profile-roughness parameter called the Mayer's $Z_2$ parameter shows the superiority of the FD values as roughness estimator. Two-dimensional fractal roughness parameters of the same naturally fractured rock surfaces were also studied from their scanning electron microscopic (SEM) images at various magnification levels. The most suitable level of magnification of the SEM images for the study of the 2-D fractal roughness parameter was identified. The values of 2-D fractal roughness parameter for three different rocks were also compared using different methods of fractal dimensioning.

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.117-127
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• 2011

균열암반의 역학적 및 수리적 성질에 암반 초기응력이 미치는 영향을 고찰하였다. 지질 데이터는 스웨덴 원전원료 및 방사성 폐기물 관리회사(SKB)에 의해 수행된 포쉬마크지역의 부지조사로부터 획득되었으며 암반균열망-개별요소법 수치실험(Discrete Fracture Network - Discrete Element Method) 을 통하여 암반의 등가역학적 및 등가수리적 물성을 결정하였다. 수치실험결과 균열 강성의 응력의존성, 균열 방향에 따른 상이한 변형거동, 균열거동에 따른 수리유동 경로의 변화 등의 원인에 의하여 등가역학적 및 등가수리적 물성은 응력의존성이 큰 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 암반 초기응력의 정확한 예측이 특정 부지에서의 경계조건으로서뿐만 아니라 균열암반의 역학적 및 수리적 물성을 이해하는 데도 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다.

• 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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• 제9권3호
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• pp.227-241
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• 1999

단열암반 내의 지하수 흐름은 단열의 분포특성과 밀접한 관계를 갖고 있으며, 수리전도도와 직접적인 관계를 갖는 인자로서 단열 틈의 크기와 단열 교차빈도가 고려된다. 본 연구는 여수반도 북부지역의 화산암에 분포하는 단열의 간격과 틈의 크기에 대한 확률밀도함수의 유형과 단열의 분포특성이 수리전도도 값에 미치는 영향 및 상관관계를 분석하였다. 단열의 분포특성은 core logging과 초음파주사 검층을 통하여 조사되었으며, 일정구간별 수리전도도는 이중패커를 이용한 정압/압력강하 시험으로서 산출되었다. 연구지역에 분포하는 단열간격과 단열조별 틈의 크기는 대수정규분포를 나타내지만, 개구성 단열 틈의 크기는 정규분포에 가깝다. Core logging에 의한 투수성 단열, 텔레뷰어 검층에 의한 개구성 단열군, 그리고 Set 1에 속하는 단열들이 교차되는 수리시험 구간에서는 수리전도도 값과 양의 상관관계를 보였다. 단열암반의 수리전도도는 투수성 단열 틈의 크기에 1차적인 영향을 받으며 단열의 교차정도 및 크기에 2차적인 영향을 받는 것으로 해석된다.