• Geomechanics and Engineering
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• 제30권6호
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• pp.503-515
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• 2022

The permeability coefficient is an essential parameter for the study of seepage flow in fractured rock mass. This paper discusses the feasibility and application value of using readily available RQD (rock quality index) data to estimate mine water inflow and grouting quantity. Firstly, the influence of different fracture frequencies on permeability in a unit area was explored by combining numerical simulation and experiment, and the relationship between fracture frequencies and pressure and flow velocity at the monitoring point in fractured rock mass was obtained. Then, the stochastic function generation program was used to establish the flow analysis model in fractured rock mass to explore the relationship between flow velocity, pressure and analyze the universal law between fracture frequency and permeability. The concepts of fracture width and connectivity are introduced to modify the permeability calculation formula and grouting formula. Finally, based on the on-site grouting water control example, the rock mass quality index is used to estimate the mine water inflow and the grouting quantity. The results show that it is feasible to estimate the fracture frequency and then calculate the permeability coefficient by RQD. The relationship between fracture frequency and RQD is in accordance with exponential function, and the relationship between structure surface frequency and permeability is also in accordance with exponential function. The calculation results are in good agreement with the field monitoring results, which verifies the rationality of the calculation method. The relationship between the rock mass RQD index and the rock mass permeability established in this paper can be used to invert the mechanical parameters of the rock mass or to judge the permeability and safety of the rock mass by using the mechanical parameters of the rock mass, which is of great significance to the prediction of mine water inflow and the safety evaluation of water inrush disaster management.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.13-21
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• 2018

The magnitude and distribution of earth pressure on the excavation wall in jointed rock mass were examined by considering different wall permeability conditions as well as rock types and joint inclination angles. The study was numerically extended based on a physical model test (Son & Park, 2014), considering rock-structure interactions with the discrete element method, which can consider various characteristics of rock joints. This study focused on the effect of the permeability condition of excavation wall on the earth pressure in jointed rock masses under a groundwater condition, which is important but has not been studied previously. The study results showed that the earth pressure was highly influenced by wall permeability as well as rock type and joint condition. Earth pressure resulted from the study was also compared with Peck's earth pressure in soil ground, and the comparison clearly showed that the earth pressure in jointed rock mass can be greatly different from that in soil ground.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.567-574
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• 2019

In order to study the effect of stress and water pressure on the permeability of fractured rock mass under three-dimensional stress conditions, a single fracture triaxial stress-seepage coupling model was established; By using the stress-seepage coupling true triaxial test system, large-scale rock specimens were taken as the research object to carry out the coupling test of stress and seepage, the fitting formula of permeability coefficient was obtained. The influence of three-dimensional stress and water pressure on the permeability coefficient of fractured rock mass was discussed. The results show that the three-dimensional stress and water pressure have a significant effect on the fracture permeability coefficient, showing a negative exponential relationship. Under certain water pressure conditions, the permeability coefficient decreases with the increase of the three-dimensional stress, and the normal principal stress plays a dominant role in the permeability. Under certain stress conditions, the permeability coefficient increases when the water pressure increases. Further analysis shows that when the gob floor rock mass is changed from high stress to unloading state, the seepage characteristics of the cracked channels will be evidently strengthened.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.617-635
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• 2012

본 연구에서는 그라우팅이 실시된 4~5 등급(Q 분류의 1 이하)에 해당 되는 암반 터널을 대상으로, 그라우팅 전 후의 암반 투수계수 및 그라우팅 주입량과 Q분류법의 파라미터들간의 상관관계를 분석해 보았다. 연구 대상 터널의 경우 Q 값이 작을수록 그라우팅 전 암반 투수계수는 커지며, 그라우트의 주입량은 작아지는 것으로 나타났다. 또한 투수계수 및 주입량에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 RQD 및 절리군수(Jn)인 것으로 나타났다. 또한 보통시멘트를 주입재로 한 암반터널 그라우팅 작업에서 투수계수를 $1.0{\times}10^{-8}$ m/sec이하로 낮추는 것은 매우 어려운 것으로 나타났다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.129-137
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• 2000

본 논문은 통계적 기법에 의한 균열망 해석 프로그램(NAPSAC)을 사용하여 암반의 수리특성을 평가하기 위해 시도되었다. 암반내 존재하는 절리의 방향성을 고려한 투수계수를 산정하기 위해 마북리 시험터널 주위의 시추자료와 막장 자료로부터 얻어진 균열에 대한 정보로부터 대상지역의 등가 투수계수를 추정하였다. 대상지역의 관찰자료(균열망에 대한 자료, 수리지질학적 자료)로부터 통계적 균열망 해석을 위한 입력자료를 결정하여 해석모델의 신뢰성을 확보하였다. 구현된 모델로부터 모델의 크기를증가함에 따라서 이방성 투수계수 및 투수계수의 변화를계산하였다. 해석결과대상지역의 투수성은 균열군의 방향성에 의해 강한 이방성을 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권2호
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• pp.77-90
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• 1997

지하수 거동에 대한 불확실성을 극복하기 위해서 암반 지반의 투수계수를 예측할 수 있는 신뢰적이고 경제적인 방법이 필요하다. 이러한 목적을 위하여 암반의 투수계수 예측 방법에 대한 연구가 수행되어졌다. 인공 신경망 이론을 적용한 투수계수 예측 방법에 대한 일환으로 오차역 전파 학습알고리즘을 이용한 투수계수 예측 방법에 대하여 연구를 수행하였으며, 이 방법의 타당성 검토를 위하여 현장투수시험 결과와 지반물성치들에 적용하여 검증을 실시하였다. 검증결과 평균오차 범위가 작아 비교적 정착한 투수계수 예측방법임을 보여주었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.378-386
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• 2000

본 논문은 통계적 기법에 의한 균열망 해석 프로그램 (NAPSAC)을 사용하여 암반의 수리특성을 평가하기 위해 시도되었다. 암반내 존재하는 절리의 방향성을 고려한 투수계수를 산정하기 위해 마북리 시험터널 주위의 시추자료와 막장 자료로부터 얻어진 균열에 대한 정보로부터 대상지역의 등가 투수계수를 추정하였다. 대상지역의 관찰자료 (균열망에 대한 자료, 수리지질학적 자료 )로부터 통계적 균열망 해석을 위한 입력자료를 결정하여 해석모델의 신뢰성을 확보하였다. 구현된 모델로부터 모델의 크기를 증가함에 따라서 이방성 투수계수 및 투수계수의 변화를 계산하였다. 해석결과 대상지역의 투수성은 균열군의 방향성에 의해 강한 이방성을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.333-344
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• 2013

본 연구에서는 절리 암반 내 터널굴착 시 지하수 유출량 예측량이 실제 계측치와 큰 차이가 나는 이유 중 하나인 터널주변 절리암반의 투수계수의 감소 현상에 대해 논의하였다. 현재 터널 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 지하수 유출량 산정식은 터널주변 암반이 등방, 균질하고 일정한 투수계수를 유지한다고 가정한다. 하지만, 실제로는 터널주변 절리암반의 투수계수는 터널주변 유효응력 상태에 따라 변화하며, 절리 내 지하수 흐름에 따라 다시 터널주변 유효응력 분포가 영향을 받는 수리-역학적 상호거동을 보인다. 터널굴착 직후 터널 접선방향 유효응력이 응력집중과 간극수압 감소로 인해 급증하고 그에 따라 절리의 닫힘현상이 발생하며, 결과적으로 터널인접 절리암반 링 구간에서 투수계수가 급격히 감소하게 된다. 이러한 터널인접 링 구간 내에서 상당히 큰 간극수압 감소가 발생하게 되어 터널주변 간극수압 분포는 등방 균질의 절리암반으로 가정한 산정식과 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 절리암반의 수리-역학적 상호거동의 개념을 도입하여 터널주변 간극수압 분포와 터널 내 지하수 유입량 산정방법을 제안하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다.

• 지질공학
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• 제12권2호
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• pp.189-202
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• 2002

본 연구에서는 파쇄대구간에서 현장시험을 실시하여 암반의 역학특성과 투수성 등을 평가함으로써 그라우팅에 의한 암반파쇄대의 개량효과를 평가하였다. 시험위치 주변 암반에 실시된 압밀그라우팅으로 인한 평균적인 암반개량정도는 변형계수가 평균 2.30, 탄성계수가 2.49로 나타나 탄성계수에 대한 개량이 더 효과적으로 나타났다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. (1) 주입단계가 진전됨에 따라 총 주입량의 변화는 암반의 일체화를 보여준다. (2) 압밀그라우팅의 실시 후에 측정된 루전치의 감소는 투수성의 개량을 보여준다. (3) 그라우팅 주입은 암반의 변형성과 강도특성의 개량을 가져을 수 있다. (4) 암반 개량전에 변형성이 큰 암반은 더욱 큰 역학특성의 개량을 보인다.

• 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.