• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.561-577
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 압축 벤토나이트 완충재는 지하수 유입으로 인해 포화되어 팽윤하고, 이때 발생하는 팽윤압으로 인해 벤토나이트가 처분공 주변 암반 균열 내로 침투하게 된다. 침투한 벤토나이트는 지하수 흐름에 노출되어 공학적방벽 외부로 침식될 수 있고, 이러한 벤토나이트 완충재의 침식 및 질량 유실은 공학적방벽의 물리적 건전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 심층처분시스템의 장기 건전성을 평가하기 위해 지하수 유입과 완충재의 암반 균열 침투에 따른 완충재와 근계암반 사이의 상호작용이 평가되어야 한다. 본 연구에서는 유사정적 공진주 시험기를 이용하여 벤토나이트 완충재의 암반 균열 침투가 근계암반의 역학적 거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 국내 심층처분장의 완충재 재료로 고려되는 경주 벤토나이트와 한국원자력연구원의 지하처분연구시설에서 채취한 화강암 디스크를 이용해 완충재 충전물이 포함된 등가연속체 절리 암반 시편을 모사하였고, 수직응력 및 포화여부에 따른 탄성파 속도 변화를 측정하여 절리면의 절리수직강성 및 절리전단강성 변화를 유추하였다. 본 연구에서 수행한 실내실험 결과는 향후 불연속면을 고려한 처분시스템 성능평가 해석의 입력변수로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권1호
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• pp.615-620
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• 2018

In order to analyze the healing effectiveness of rock salt cracks affected by the applied stresses and time, we used the ultrasonic technology to monitor the ultrasonic pulse velocity (UPV) variations for different initial stress-damaged rock salts during self-healing experiments. The self-healing experiments were to create different conditions to improve the microcracks closure or recrystallized, which the self-healing effect of damaged salt specimens were analyzed during the recovery period about 30 days. We found that: The ultrasonic pulse velocity of the damaged rock salts increases rapidly during the first 9 days recovery, and the values gradually increase to reach constant values after 30 days. The damaged value and the healed value were identified based on the variation of the wave velocity. The damaged values of the specimens that are subject to higher initial damage stress are still keeping in large after 30 days recovery under the same recovery condition It is interesting that the damage and the healing were not in the linear relationship, and there also existed a damage threshold for salt cracks healing ability. When the damage degree is less than the threshold, the self-healing ratio of rock salt is increased with the increase in damage degree. However, while the damage degree exceeds the threshold, the self-healing ratio is decreased with the increase in damage.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.293-303
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• 2016

이산화탄소 지중저장 기술은 이산화탄소 저감을 위한 가장 효과적인 방법 중 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 저장조건을 실험실에서 모사하였다. 사암과 셰일 시료를 1M NaCl 용액에 포화시킨 후 $45^{\circ}C$, 10기압의 조건에서 4주 동안 반응시키며 물리적 성질과 미세구조적 성질의 변화를 측정하였다. 부피, 밀도, 탄성파속도, 포아송비, 동탄성계수 등 모든 항목에서 사암 시료에 비해 셰일 시료의 물리적 성질 변화가 크게 나타났다. X선 단층촬영을 통한 미세구조 분석 결과 두 가지 시료 모두에서 공극의 총개수가 감소하였고, 각각의 공극들이 가지는 평균 부피, 평균 표면적, 평균 등가직경 등이 변화하였다. 이는 이산화탄소와 광물의 반응으로 인한 점토 광물의 팽창 및 유출이 원인인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 이산화탄소 지중저장 시 발생되는 암반의 물리적, 미세구조적 변화를 예측하는 데 효과적으로 이용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제26권3호
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• pp.181-191
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• 2016

이산화탄소 지중저장 시 암석 내부의 공극구조는 지층 내 이산화탄소의 거동에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 포항분지 영일만 지역에서 채취한 시추코어를 대상으로 X선 단층촬영 기법을 이용해 3차원 영상을 취득하고, 그 내부에 대한 정량적인 분석을 실시하였다. 세 가지 목표지층인 심도 740 m, 780 m, 810 m 부근에서 채취한 사암 시료(T1, T2, T3)의 공극률은 각각 25.22%, 23.97%, 6.28%로 분석되었다. 등가직경, 공극 부피, 공극 표면적, 국부두께 분석을 수행하였으며, 그 결과 T1, T2 시료가 T3 시료에 비해 이산화탄소 지중저장에 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구의 분석 결과는 이산화탄소 주입 조건 결정, 지층 내 이산화탄소 유동 해석 등에 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권2호
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• pp.197-209
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• 2016

Clayey rock has large clay mineral content. When in contact with water, this expands considerably and may present a significant hazard to the stability of the rock in geotechnical engineering applications. This is particularly important in the present work, which focused on mitigating some unwelcomed properties of clayey rock. Changes in its physical properties were simulated by subjecting the rock to a low voltage direct current (DC) using copper, steel and aluminum electrodes. The modified mechanism of the coupled electrical and chemical fields acting on the clayey rock was analyzed. It was concluded that the essence of clayey rock electrochemical modification is the electrokinetic effect of the DC field, together with the coupled hydraulic and electrical potential gradients in fine-grained clayey rock, including ion migration, electrophoresis and electro-osmosis. The aluminum cathodes were corroded and generated gibbsite at the anode; the steel and copper cathodes showed no obvious change. The electrical resistivity and uniaxial compressive strength (UCS) of the modified specimens from the anode, intermediate and cathode zones tended to decrease. Samples taken from these zones showed a positive correlation between electric resistivity and UCS.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.421-435
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• 2012

연마재 워터젯을 이용하여 다양한 영향변수에 따라 암석시편에 굴착(제거)실험을 수행하였다. 현장암반굴착 가능성을 판단하기 위해 신선한 경암(화강암) 시편을 기준으로 수압, 노출시간, 그리고 이격거리에 따라 굴착성능 및 굴착형상을 분석하였다. 특히 이격거리는 현장에서 요구하는 높은 수준의 조건에서 실험을 실시였다. 추가적으로 암석에 따른 굴착성능을 비교하기 위해, 실제 굴착현장에서 획득한 암석시편을 대상으로 P파 속도를 측정하여 동일한 조건에서 워터젯 실험을 수행하였다. 획득된 실험결과로부터 워터젯 변수가 암반제거에 미치는 영향을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권3호
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• pp.407-423
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• 2020

The pre-peak cyclic shear mechanism of two-order asperity degradation of rock joints in the direct shear tests with static constant normal loads (CNL) are investigated using experimental and numerical methods. The laboratory testing rock specimens contains the idealized and regular two-order triangular-shaped asperities, which represent the specific geometrical conditions of natural and irregular waviness and unevenness of rock joint surfaces, in the pre-peak cyclic shear tests. Three different shear failure patterns of two-order triangular-shaped rock joints can be found in the experiments at constant horizontal shear velocity and various static constant normal loads in the direct and pre-peak cyclic shear tests. The discrete element method is adopted to simulate the pre-peak shear failure behaviors of rock joints with two-order triangular-shaped asperities. The rock joint interfaces are simulated using a modified smooth joint model, where microscopic scale slip surfaces are applied at contacts between discrete particles in the upper and lower rock blocks. Comparing the discrete numerical results with the experimental results, the microscopic bond particle model parameters are calibrated. Effects of cyclic shear loading amplitude, static constant normal loads and initial waviness asperity angles on the pre-peak cyclic shear failure behaviors of triangular-shaped rock joints are also numerically investigated.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.109-125
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• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.109-116
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• 2000

Rippability refers to the ease of excavation by construction equipment. Since it is related to rock quality in terms of hardness and fracture density, which may be measured by seismic refraction surveys, correlations have been made between rippability and seismic P wave velocities. The 1-channel signal enhancement seismograph(Bison, Model 1570C) was used to measure travel time of the seismic wave through the ground, from the source to the receiver. The seismic velocity measurement was conducted with 153 lines at 5 rock slopes of Chungbuk Youngdong area. Schmidt rebound hardness test were conducted with 161 points on rock masses and the point load test also on 284 rock samples. The uniaxial compressive strength and seismic wave velocity of 60 rock specimens were measured in laboratory. These data were used to evaluate the rock quality of 5 rock slopes.

• 터널과지하공간
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• 제7권2호
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• pp.108-115
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• 1997

Uniaxial and biaxial compressive tests were conducted on limestone specimens containing artificial joints and a circular hole to investigate the influence of inclination and number of joints on compressive strength and deformation behavior of rock with a circular hole. Under uniaxial and biaxial compressive condition, the inclination of joints showing the maximum and minimum strength were 0$^{\circ}$ and 30$^{\circ}$ respectively, which was independent of the number of joints. Under uniaxial compressive condition, relative maximum strength of rock with n=1 and 3 to intact rock with a circular hole were 12.5%~82.8% and 11.4~62.5% respectively, and under biaxial compressive condition, 18.2~91.0% and 17.0~87.5% respectively. The influence of the number of joints on the decrease of compressive strength was greater under uniaxial than under biaxial compressive condition. Under uniaxial and biaxial compressive condition, axial and lateral deformations of rock showed the least values where $\alpha$=30$^{\circ}$. Under uniaxial compressive condition, axial and lateral deformation at maximum strength of rock have the increasing tendency with increase the number of joints. But they have the decreasing tendency under biaxial compressive condition. Under uniaxial and biaxial compressive conditions, axial deformation of circular hole was greater than lateral deformation without respect to the number of joints and the inclination of joints.