Effects of Injection and Temperature Variations on the Breakdown Pressure of Rocks

암석의 수압파쇄특성에 미치는 주입률과 온도의 영향

To elucidate the effects of flow rate on the hydraulic fracturing property of andesite, the hydraulic fracturing tests were conducted under three flow rates. As the tests are conducted with 1ml/min, 2ml/min and 3 ml/min under the constant axial load of 40 kN, the breakdown pressures of andesite seem to be constant as 163kg/cm$^2$. The hydraulic fracturing tests were carried out under the temperatures of five stages to elucidate the effects of temperature variation on hydraulic fracturing property of granite. As the tests are carried out under the constant flow rate of 1.7ml/min, with the axial load of 40kN, the breakdown pressures of granite are 168kg/cm$^2$ at room temperature, and 124kg/cm$^2$ at 20$0^{\circ}C$. The breakdown pressure decreases about 25% than that of room temperature with increasing the temperature. Under the controlled flow rates, the initiation pressures of the microcracks of granite are well coincided with the breakdown pressures and these results are also confirmed by the levels of acoustic emission.

주입률의 병화가 안산암의 수압파쇄특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 세 단계의 주입률 조건하에서 파쇄실험을 수행하였다. 40kN의 수직하중 하에서 주입률을 각각 1ml/min, 2ml/min 및 3ml/min로 제어하였을때, 주입률의 변화에 관계없이 파쇄압은 163kg/$cm^2$ 내외로 일정한 값을 나타내었다. 화강암에서는 수압파쇄특성에 미치는 온도변화의 영향을 파악하기 위하여 다섯 단계의 온도 조건 하에서 파쇄실험을 수행하였다. 40kN의 수직하중 하에서 1.7ml/min의 주입률로 파쇄시켰을 때 파쇄압은 상온에서는 평균 168kg/$cm^2$를 보였으나 온도가 상승할수록 감소하여 20$0^{\circ}C$에서는 평균 124kg/$cm^2$를 나타내어 약 25%정도 감소하는 경향을 보였다. 주입률을 일정하게 제어할 경우 균열의 초기 생성압은 온도변화에 상관없이 파쇄압과 잘 일치하였으며 이러한 사실은 균열음 측정결과로도 확인할 수 있었다.