• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.147-159
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• 2003

90년대 이후 지하 암반 구조물의 수요가 증가함에 따라 시공 전 설계 단계에서 요구되는 암반내 초기응력에 대한 정량적 정보를 얻기 위해 현장 초기 응력 측정이 광범위하게 수행되고 있다. 제안된 여러 측정법들 중 현장 적용성 면에서 큰 장점을 가진 수압파쇄법이 국내에서는 대표적으로 적용되고 있다. 본 논문에서는 평탄한 지형조건으로 이루어진 서울 중심부 편마암 지역내 저심도 구간의 11개 시추공을 대상으로 수압파쇄법에 의해 구해진 초기응력 측정자료와 수평응력의 크기, 방향성과 심도별 변화 그리고 측압계수 분포 등 과업구간 암반 내 초기응력장의 제반 분포 특성에 대해 논의하고자 한다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.1-9
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• 2018

We propose a borehole test technique to estimate permeability of rocks in borehole. The borehole tests are hydraulic injection tests such as leak-off test and hydraulic fracturing tests, which are originally conducted for stress or casing integrity assessment and not for permeability measurement. We use one-dimensional radial diffusion equation to interpret fluid injection test results in terms of permeability. We apply this technique to a leak-off test conducted at a depth of 700 m in a wellbore, where rock formation is mudstone. The estimated permeability is at an order of $10^{-16}m^2$, which is somewhat high but within the range reported for mudstones previously. Quantitative rick assessment suggests that an accurate measurement of open hole section length is important to improve reliability of results. More data may be needed to ensure the reliability of this technique. If validated, however, this technique can provide cost-effective estimation of in situ permeability without conducting independent permeability tests in borehole.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.103-110
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• 2005

이 논문에서는 현장 수압파쇄시험에서 얻어진 500개 이상의 측정 자료들을 이용하여 국내 과잉 수평응력의 분포 특성에 대한 연구를 수행하였다. 현장 자료를 바탕으로 수평응력 성분의 크기와 작용방향성, 측압계수 분포에 대한 상세 분석을 하였다. 또한 심도에 따른 수평응력 성분들의 상관식과 측압계수 분포 영역의 상, 하한 경계식을 제안하였다. 심도 310m 미만 영역에서 측압계수는 심도 증가에 따라 감소되고 안정화되는 경향을 나타내지만 지역에 따라 심도 loom 이상의 영역에 3.0에 가까운 측압계수를 가지는 과잉 수평장이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 과잉 수평응력장 분포지역에 대한 평가 결과 국내 여러 지역의 심도 310m 이내 구간에서 암반 구조물 굴착시 응력에 의한 취성파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제4권1호
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• pp.55-62
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• 1994

The hydraulic fracturing in a field site was performed for the measurement of in-situ stresses. For the estimation of the effect of a preexisting inclined fracture, the test on a preexisting fracture zone was also conducted. From the measurements at three shallow depths, the ratios of max. to min. horizontal stress showed the range of 1.19-1.56 and the K values showed the range of 2.62-3.86. In case of a preexisting fracture with the inclination of 15 degrees, the stresses calculated as upper bound values by considering it. It seemed from this that the inclination less than 15 degrees had small effect on the stress calculation.

• 터널과지하공간
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• 제18권1호
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• pp.80-89
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• 2008

암반 내 작용하는 초기응력이 지하 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향은 시공 심도가 깊어지고 단면 규모가 커질수록 증가하게 된다. 일반적으로 초기응력 측정은 암반 구조물의 설계단계에서 시공 예상지역 내 지표 수직공을 이용하여 수압파쇄법에 의해 이루어져 왔다. 그러나 조사단계에서 초기응력 측정이 이루어지지 않았거나 지형, 지질 특성상 과지압의 가능성이 있거나 또는 조사 과정에서 높은 수준의 초기응력장 분포가 확인된 지역에서는 시공의 안정성과 기존 설계의 적합성을 확인하기 위해서는 시공 현장의 지하 공간에서 상세 초기응력 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 본 논문의 연구지역은 전라남도 OO시 남동부에 위치한 추가 석유 비축기지 건설현장으로 설계 전 상세 지반조사를 통해 측압계수 3.0 이상의 값을 가지는 과잉 수평응력장이 관찰된 지역이다. 본 연구에서는 비축기지 지하 건설 현장 내 굴착된 수벽터널용 공동에서 시추된 2개의 시험공에서 수압파쇄법에 의한 초기응력 측정을 시행하였다. 조사 범위는 지표로부터 약 $180m{\times}300m$ 심도구간이며 균열 조사에는 초음파 주사검층법을 적용하였다. 지표로부터 심도 200m 이상인 일부 조사 구간에서 측압계수 2.50 이상의 값을 가지는 큰 수평응력 성분들이 관찰되었고 전반적인 시험 결과는 설계 전 단계에서 수행된 조사 결과와 매우 유사한 양상을 나타내었다.

• Computers and Concrete
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• 제19권2호
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• pp.171-177
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• 2017

Water pressure test operation is used before the grouting to determine the rate of penetrability, the necessity and estimations related to grouting, by the penetration of water into the borehole. One of the parameters which have the highest effect is pressure of water penetration since the application of excessive pressure causes the hydraulic fracture to occur in the rock mass, and on the other hand, it must not be so small that prevents from seeing mechanical weaknesses and the rate of permeability. Mathematical modeling is used for the first time in this study to determine the optimum pressure. Thus, the joints that exist in the rock mass are simulated using cylindrical shell model. The joint surroundings are also modeled through Pasternak environment. To obtain equations governing the joints and the surroundings, energy method is used accompanied by Hamilton principle and an analytical solution method is used to obtain the maximum pressure. In order to validate the modeling, the pressure values obtained by the model were used in the sites of Seymareh and Aghbolagh dams and the relative error rates were measured considering the differences between calculated and actual pressures. Modeling in the sections of Seymareh dam showed 4.75, 3.93, 4.8 percent error rates and in the sections of Aghbolagh dam it rendered the values of 22.43, 5.22, 2.6 percent. The results indicate that this modeling can be used to estimate the amount of pressure for hydraulic fracture in water pressure test, to predict it and to prevent it.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권3호
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• pp.111-120
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• 2016

지열발전을 위해 심부에 인공적으로 균열대를 생성시키는 EGS (Enhanced/Engineered Geothermal System) 지열발전 기술에서는 유체의 이동통로가 되는 균열의 연결성 향상이 매우 중요하며, 다단계에 걸쳐 이루어지는 수압파쇄시 발생되는 균열의 정보는 미소진동 모니터링을 통해 확인이 가능하다. 하지만 각 단계별 수압파쇄시 발생되는 균열에 의해 변화된 속도구조를 고려하지 않고 미소진동 모니터링을 수행하게 되면, 다음 단계의 수압파쇄시 발생된 균열의 위치정보는 실제 위치와는 차이를 보이게 된다. 이 연구에서는 Kim et al. (2015)에 의해 개발된 미소진동 위치역산 알고리듬을 심부 수 km 하부를 대상으로 하는 EGS 지열발전에 적합하도록 개선시켰으며, 각 단계별 수압파쇄시 발생되는 균열에 의해 변화된 속도구조를 측정된 미소진동 자료를 이용하여 영상화할 수 있는 3차원 속도역산 알고리듬을 개발하였다. 아이코날 방정식(Eikonal equation)을 사용하여 단순 층서구조뿐만 아니라 복잡한 속도구조의 경우에도 적용가능하도록 하였고 그림자 영역(shadow zone)에 대해서도 어느 위치에서나 정확한 주시계산이 이루어지도록 하였으며, 프레넬 볼륨(Fresnel volume)을 이용한 자코비안(Jacobian) 계산을 통하여 속도역산의 계산시간을 효과적으로 단축시켰다. 또한, EGS 사이트를 모사한 속도모델에서 얻어진 미소진동 자료를 개발된 알고리듬에 적용시킨 결과, 전 단계에 이루어진 수압파쇄에 의해 변화된 속도를 반영하는 향상된 속도모델을 얻을 수 있었고 이를 이용하여 위치 재결정을 수행한 결과 실제 위치와 거의 일치하는 결과를 얻었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.409-417
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• 2016

본 전통석유자원을 대체할 수 있는 석유자원으로 부상하고 있는 셰일가스가 부존된 셰일층은 낮은 투과성을 가지고 있어 생산성을 향상시키기 위해 수압파쇄법이 적용된다. 본 연구는 일반 시추공과 나선형 홈을 가지는 시추공을 모사한 축소 모형 시험체에 대해 실내수압파쇄 시험을 실행하고 초기파쇄압과 유체접촉상태를 비교 분석하여 공벽형상에 따른 수압파쇄결과를 알아보았다. 또 그 결과를 3차원 개별요소 프로그램인 3DEC을 이용한 수치해석 모델링 값과 비교하였으며, 선행연구 자료와 비교하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다. 실험결과 고압수의 접촉면적보다는 유도홈의 형태에 의한 응력집중의 효과가 수압파쇄에 더욱 효율적이였다. 따라서 고압수의 응력집중을 높일 수 있는 인공적인 유도홈을 만들 시 적은 수압으로 큰 파쇄효과를 나타낼 수 있을것으로 생각된다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.304-315
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• 2016

본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m~716 m 구간에서 획득된 원위치 암반 초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한 선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대 수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에 대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용 방향은 각각 진북 기준 $80^{\circ}{\sim}100^{\circ}$ (N80E~N80W)와 $120^{\circ}{\sim}140^{\circ}$ (N60W~N40W) 방위각에서 우세한 방향성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로 회전하는 경향성을 확인할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.237-245
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• 2000

본 연구는 터널설계와 관련하여 모량단층의 지질공학적 기본특성을 규명하고 터널설계시 기초자료 제공을 목적으로 수행되었다. 울산광역시 울주군 상북면 덕현리 덕현천 일대에 발달하는 모량단층의 특성을 규명하기 위하여 인공위성 영상을 이용한 선구조 분석, 지표지질조사, 전기비저항 탐사 및 3차원 해석, 시추조사, 광물분석 및 K-Ar절대연령측정 등을 수행하였다. 연구지역내에서 모량단층의 주향은 N20~30$^{\circ}$E, 경사는 70~90NW이고 단층폭은 약 20~60m, 최대 80m, 깊이는 50m이상인 것으로 규명되었다. 단층점토의 K-Ar 절대연령은 5,700$\pm$1.129만년, 1,900$\pm$0.380만년으로 측정되었으며, 수압파쇄시험 결과 최대수평응력의 방향은 N25$^{\circ}$E, N30$^{\circ}$E로 모량단층의 주향과 일치하였다.