• 터널과지하공간
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• 제7권1호
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• pp.13-19
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• 1997

It is necessary to study on thermo-hydro-mechanical effect at rock mass performing project such as radiowaste disposal in deep rock mass. In this study, thermo-hydro-mechanical coupling analysis which is considered interaction and the variation of rock properties induced by temperature increase was performed for the circular shaft when appling temperature of 20$0^{\circ}C$ at the shaft wall. The shaft is diameter of 2 m and under hydrostatic stress of 5 MPa. In the cases, thermal expansion by temperature increase progress from the wall to outward and thermal expansion could induce tensile stress over the tensile strength of rock mass at the wall. When rock properties were given as a function of temperature, thermal expansion increased, tensile stress zone expanded. Lately, water flow is activated by increase of permeability and decrease of viscosity.

• 암석학회지
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• 제5권1호
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• pp.21-34
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• 1996

Contact-metamorphosed calc-silicate hornfels of the Hwanggangni formation adjacent to Daeyasan granite in Goesan are characterized by the mineral assemblages. tremolite-clinozoisite-alkali feldspar-calcite, diopside-grossular-vesuvianite, and wollastonite-diopside-phlogopite-grossular-vesuvianite, indicating low $X_{CO_2}$ condition during contact metamorphism. Two trends of fluid-rock interactions are recognized; combination of infiltration and buffering in the outer portion of the aureole and fluid-dominated behavior in the most part of the aureole. Modal abundance of diopside produced during metamorphism was measured in order to estimate fluid/rock ratios and permeabilities with the assumption that equivalent volume of fluids estimated from the fluid/rock ratios flow through the rock body. The calculated fluid/rock rations and permeabilities range from 0.6 to 9 and $10^{-19}$ to $10^{-17}$ meabilities in the calc-silicate hosted contact aureoles and expected values during progressive metamorphism by theories.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.161-184
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• 2001

Rock masses usually contain such features as bedding planes, faults, fissures, fractures, joints and other mechanical defects which, although formed from a wide range of geological processes, posses the common characteristics of low shear strength, negligible tensile strength and high fluid conductivity compared with the surrounding rock material. In the engineering context here, the discontinuities can be the single most important factor governing the deformability, strength and permeability of the rock mass. Moreover, a particularly large and persistent discontinuity could critically affect the stability of any surface or underground excavation. For these reasons, it is necessary to develop a thorough understanding of the geometrical, mechanical and hydrological properties of discontinuities and the way in which these will affect rock mechanics and hence rock engineering.

• 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.585-594
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• 2019

In-situ leaching could be one of the promising mining methods to extract the minerals from deep fractured rock mass. Constrained by the low permeability at depth, however, the performance does not meet the expectation. In fact, the rock mass permeability mainly depends on the pre-existing natural fractures and therefore play a crucial role in in-situ leaching performance. More importantly, fractures have various characteristics, such as aperture, persistence, and density, which have diverse contributions to the promising method. Hence, it is necessary to study the variation of fluid rate versus fracture parameters to enhance in-situ leaching performance. Firstly, the subsurface fractures from the depth of 1500m to 2500m were mapped using the discrete fracture network (DFN) in this paper, and then the numerical model was calibrated at a particular case. On this basis, the fluid flow through fractured rock mass with various fracture characteristics was analyzed. The simulation results showed that with the increase of Fisher' K value, which determine the fracture orientation, the flow rate firstly decreased and then increased. Subsequently, as another critical factor affecting the fluid flow in natural fractures, the fracture transmissivity has a direct relationship with the flow rate. Sensitive study shows that natural fracture characteristics play a critical role in in-situ leaching performance.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.299-306
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• 2023

현무암폐석을 활용한 투수믈록의 성능을 평가하기 위해 현무암폐석의 치환율을 0, 20, 40, 60 (%) 4가지 수준으로 변화시켜 시멘트 및 무시멘트 기반의 투수블록을 제작하여 휨강도, 압축강도, 투수 계수, 흡수율, 밀도, 이산화탄소 저감, 미세먼지 저감 등에 대하여 평가하였다. 그 결과, 휨강도, 압축강도와 밀도는 현무암 폐석의 치환율이 증가함에 따라 감소하였지만 치환율 20 %에서 휨강도가 KS규격에 만족하는 결과값을 보였다. 흡수율, 투수계수, 이산화탄소 저감. 미세먼지 저감 등은 현무암 폐석의 치환율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 투수계수는 모든 치환율에서 KS규격을 만족하는 결과를 나타내었고 미세먼지, 이산화탄소 저감과 흡수율은 모든 치환율에서 높은 값을 나타났다. 따라서 시멘트를 사용하지 않아 시멘트 생산과정에서 바생하는 이산화탄소량을 감소시킬 수 있는 무시멘트 기반 투수블록에서 중요한 지표인 투수계수가 KS규격을 만족하였고 공기질 오염물질 저감 성능이 뛰어나기 때문에 휨강도 기준을 만족하는 현무암 폐석 치환율 20 % 내에서 활용한다면 기존의 투수블록이 가지고 있는 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제1권
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• pp.32-38
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• 1991

9 nuclear power plants are presently in operation in Korea. They produce radioactive waste of which the most long-lived radioactive elements need to be safely stored for hundreds of thousands of years, isolated from humanity and the environment. The safe disposal of high level radioactive waste in mined cavities requires knowledge of the mechanical. thermal and fluid flow characteristics of rock as perturbed by a thermal pulse The literature review was performed to assemble data on the following properties: modulus tensile strength compressive strength thermal expansion specific heat, thermal conductivity thermal diffusivity and permeability.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.287-296
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• 2011

본 연구에서는 압축공기에너지 지하저장을 위한 복공식 암반공동의 기밀성능을 평가할 목적으로 다상유체 열유동 해석을 수행하였다. 기밀성능은 저장공동으로부터 누출되는 공기질량으로 평가하였으며, 저장공동 내부에 콘크리트 라이닝 기밀시스템을 설치하고 저장공동은 비교적 천심도인 지하 100m 심도에 위치하는 것으로 가정하였다. 저장공동 내 질량수지분석 결과, 콘크리트 라이닝 및 주변 암반의 투과계수가 누기량 및 저장공동의 장기적 기밀성능에 미치는 영향이 큰 것으로 파악되었으며 콘크리트 라이닝의 투과계수가 $1.0{\times}10^{-18}\;m^2$이하 일 경우, 저장공동 운영압력이 5 MPa에서 8 MPa 사이일 때 누기량은 1%이하 인 것으로 계산되었다. 또한, 콘크리트 라이닝의 초기포화도에 따른 공기누출량 계산결과, 라이닝 수분포화도를 증가시킬수록 누기량은 감소하고 저장공동 기밀성능이 향상됨을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.41-51
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• 2021

치밀 저류층의 투과도 증진을 위해 개발된 수압파쇄 기술은 셰일가스와 같은 비전통자원과 심부지열 개발에 필수적인 기술 중 하나이다. 파쇄형태가 단순하고 파쇄효율이 좋지 않은 수압파쇄를 개선하기 위해 다양한 파쇄유체를 이용한 실험적 연구가 진행되었다. 물, N2, CO2 가스를 파쇄유체로 사용하여 치밀 암석에 대한 파쇄형태와 효율성을 분석하였다. 파쇄유체로 물을 일정 주입속도로 주입한 경우 순간적으로 압력이 상승하여 파쇄가 발생하였으나, 파쇄유체로 가스를 주입한 경우 서서히 압력이 증가되면서 물보다 낮은 파쇄압력을 보였다. 3D 단층촬영 기법을 이용하여 물과 가스 주입으로 생성된 균열을 관찰한 결과는 기존 공극부피 대비 파쇄 자극부피가 각각 5.71%(물), 12.72%(N2), 43.82%(CO2) 증가되었다. 또한 파쇄유체의 파쇄 효율성을 검정하기 위한 파쇄 전후 투과도 변화 실험에서는 가스 파쇄에 의해 증가되는 투과도 증가 값이 물을 이용한 파쇄보다 훨씬 높게 측정되었다. 파쇄 이후 인공균열의 생성과 주변응력에 의해 다시 균열이 닫히는 현상을 고려하여 생성된 인공균열에 구속압을 단계별로 증가시켜 투과도 변화를 측정하였다. 구속압이 2MPa에서 10MPa로 증가시켰을 경우 초기 투과도 대비 각각 89%(N2), 50%(CO2) 감소하였다. 본 연구는 가스파쇄기술이 수압파쇄보다 투과도 증진 효과가 크고 이후 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 것으로 나타났다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.187-187
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• 2009

Opening of fractures induced by shear dilation or normal deformation can be a significant source of fracture permeability change in fractured rock, which is important for the performance assessment of geological repositories for spent nuclear fuel. As the repository generates heat and later cools the fluid-carrying ability of the rocks becomes a dynamic variable during the lifespan of the repository. Heating causes expansion of the rock close to the repository and, at the same time, contraction close to the surface. During the cooling phase of the repository, the opposite takes place. Heating and cooling together with the, virgin stress can induce shear dilation of fractures and deformation zones and change the flow field around the repository. The objectives of this work are to examine the contribution of thermal stress to the shear slip of fracture in mid- and far-field around a KBS-3 type of repository and to investigate the effect of evolution of stress on the rock mass permeability. In the first part of this study, zones of fracture shear slip were examined by conducting a three-dimensional, thermo-mechanical analysis of a spent fuel repository model in the size of 2 km $\times$ 2 km $\times$ 800 m. Stress evolutions of importance for fracture shear slip are: (1) comparatively high horizontal compressive thermal stress at the repository level, (2) generation of vertical tensile thermal stress right above the repository, (3) horizontal tensile stress near the surface, which can induce tensile failure, and generation of shear stresses at the comers of the repository. In the second part of the study, fracture data from Forsmark, Sweden is used to establish fracture network models (DFN). Stress paths obtained from the thermo-mechanical analysis were used as boundary conditions in DFN-DEM (Discrete Element Method) analysis of six DFN models at the repository level. Increases of permeability up to a factor of four were observed during thermal loading history and shear dilation of fractures was not recovered after cooling of the repository. An understanding of the stress path and potential areas of slip induced shear dilation and related permeability changes during the lifetime of a repository for spent nuclear fuel is of utmost importance for analysing long-term safety. The result of this study will assist in identifying critical areas around a repository where fracture shear slip is likely to develop. The presentation also includes a brief introduction to the ongoing site investigation on two candidate sites for geological repository in Sweden.