• 지질공학
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• 제14권2호
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• pp.189-197
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• 2004

최근, 지하수 양수량이 적은 관정을 대상으로 양수량을 증가시키기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 관정에 대한 효율적인 방법으로는 공압파쇄를 이용할 수 있다. 공압파쇄는 관정 내 일시적 및 단계적으로 공기압을 주입하여 암반 내 응력의 불균형을 초래시켜 균열의 폭, 길이, 수를 증가시키거나 균열 내 물질을 제거함으로써 지하수가 유입될 수 있는 공간을 확보해주는 공법이다. 즉, 일시적으로 큰 공기압을 암반 내로 주입하여 암반 원래의 투수성보다 더 높은 투수성 및 지하수양을 얻을 수 있다. 이 연구의 결과로서 P-5공에서는 파쇄 전 양수량이 $26\textrm{m}^3/day$, 수위강하량이 51.12m, 비양수량은 $0.51\textrm{m}^2/day$이며, 파쇄 후 양수량은 $30\textrm{m}^3/day$, 수위강하량이 56.58m, 비양수량은 $0.53$m^2$/day$이다. 이는 당초보다 $4\textrm{m}^3/day$이 증가되었으며 약 15%의 수량증대 효과가 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권6호
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• pp.535-541
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• 2019

Combining the radial well drilling and hydraulic fracturing technique, the production capacity of the reservoirs with low-permeability can be improved effectively. Due to the existence of radial holes, the stress around the well is redistributed, and the initiation and propagation of hydraulic fractures are different with those in traditional hydraulic fracturing. Therefore, it is necessary to study the influences of radial horizontal wells on hydraulic fracturing. The laboratory experiment was conducted to simulate the hydraulic fracturing on the physical model with radial holes. The experimental results showed that, compared with the borehole without radial holes, the sample with radial hole in the direction of maximum horizontal stress was fractured with significantly lower pressure. As the angle between direction of the horizontal hole and the maximum horizontal stress increased, the breakdown pressure grew. While when the radial hole was drilled towards the direction of the minimum horizontal stress, the breakdown pressure increased to that needed in the borehole without radial holes. When the angle between the radial hole and the maximum horizontal stress increase, the pressure required to propagate the fractures grew apparently, and the fracture become complex. Meanwhile, the deeper the radial hole drilled, the less the pressure was needed for fracturing.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.211-221
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• 2003

스웨덴$\"{A}"{s}"{p}"{o}$지하실험실에서는 방사성폐기물 처분공 사이 암반에서의 파쇄 및 안정성을 예측할 수 있는 능력을 평가하기 위해 $\"{A}"{s}"{p}"{o}$ 암주 안정성 실험 (APSE)이라고 하는 현지 가열 실험이 준비되고 있다. 계획된 시험 조건하의 암주에서의 균열 진전 과정을 합리적으로 예측하기 위해 경계요소 수치해석 코드인 FRACOD가 적용되었다. 암석경계와 무결암석 내에서의 균열 진전을 모사하기 위해 코드를 개선하였다. 또한 굴착 및 열하중에 의해 발생하는 응력분포를 FRACOD모델에 적용하기 위해 새로운 경계요소를 이용한 역해법을 개발하였다. 이 글은 계획된 시험조건에 대한 예측 모델링 결과를 제시한다. 굴착에 의한 응력분포는 암주 벽면에 약간의 균열을 발생시켰다. 120일 동안의 가열에 의해 암주 벽면 중앙부에서 전형적인 전단 균열들의 개시 및 전파가 일어났지만, 전반적으로 암주 내부는 고려되는 조건하에서 안정한 상태를 유지하였다. 기존 절리들의 존재와 균열 물성에 따른 영향이 또한 논의되었다. 해석 결과를 통해 FRACOD가 심부 터널 및 보어홀에서 취성 암반의 균열 진전 현상을 적절히 모델링할 수 있음을 알 수 있다. 취성 암반의 균열 진전 현상을 적절히 모델링할 수 있음을 알 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권4호
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• pp.723-738
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• 2017

Rock is a heterogeneous material, which introduces complexity in the analysis of rock slopes, since both the existing discontinuities within the rock mass and the intact rock contribute to the degradation of strength. Rock failure is often catastrophic due to the brittle nature of the material, involving the sliding along structural planes and the fracturing of rock bridge. This paper proposes an advanced discretization method of rock mass based on block theory. An in-house software, GeoSMA-3D, has been developed to generate the discrete fracture network (DFN) model, considering both measured and artificial joints. Measured joints are obtained from the photogrammetry analysis on the excavation face. Statistical tools then facilitate to derive artificial joints within the rock mass. Key blocks are searched to provide guidance on potential reinforcement measures. The discretized blocky system is subsequently implemented into a discontinuous deformation analysis (DDA) code. Strength reduction technique is employed to analyze the stability of the slope, where the factor of safety can be obtained once excessive deformation of slope profile is observed. The combined analysis approach also provides the failure mode, which can be used to guide the choice of strengthening strategy if needed. Finally, an illustrated example is presented for the analysis of a rock slope of 20 m height inclined at $60^{\circ}$ using combined GeoSMA-3D and DDA calculation.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.169-175
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• 2016

Estimations of regional stress are demonstrated in this paper. Firstly, regional stress is defined and the characteristics of regional stress are then discussed based on the local stresses measured by the Compact Conical-ended Borehole Overcoring (CCBO) technique and the results from the earthquake focal mechanism. Secondly, the regional stresses are estimated by a back analysis of three-dimensional finite element models, using the local stresses measured by the CCBO and hydraulic fracturing.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.13-25
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• 2023

종래의 벤치발파 공법은 한 발파의 모든 발파공에 역기폭을 적용하지만 MDS (mixture detonation system) 발파공법에서는 각 발파공의 공간적 또는 시간적 순서에 따라 정기폭과 역기폭을 교대로 적용한다. 공간적 순서에 따라 교대 적용하는 공법을 SMDS (spatial MDS), 시간적 순서에 따르는 공법을 TMDS (temporal MDS)라 부른다. 또 하나의 변종으로서 MMDS (modified MDS)가 있는데, 이 공법은 비산문제가 있는 현장을 위한 특수공법이다. 본 연구에서는 암석파괴 효과의 측면에서 MDS 발파공법을 종래공법과 비교한다. 비교는 LS-DYNA 상에서 2열 벤치발파 모델에 대한 수치적 시뮬레이션으로 이루어진다. 수치모델에서는 SPH-FEM 연계기법을 적용한다. SPH 요소는 발파공 부근의 근거리 영역의 암석에 적용하고, FEM 요소는 그 바깥의 원거리 영역에 적용한다. 암석에 대한 재료모델은 RHT 모델을 사용한다. 실제로 시뮬레이션을 수행한 결과, 벤치고 3.0 m, 저항선 1.6 m의 경우에 SMDS 발파공법이 종래공법에 비해 최대 0.4 m 더 깊은 파괴영역을 보였다. 덧붙여, MMDS 발파공법의 경우, 여타 공법들에 비해 벤치면 전방으로의 암편의 비산속도가 약 2.0 m/s 더 낮게 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권2호
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• pp.1-14
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• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.

• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.359-373
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• 2013

셰일은 입자의 크기가 매우 작은 쇄설성 퇴적물이 고화되어 형성된 퇴적암으로 암석화되는 과정에서 유기물을 잘 보전하는 특성을 가지고 있어 전통적으로 석유나 가스의 탐사 및 개발에서 탄화수소를 생성하는 근원암의 역할을 하였다. 또한 셰일층은 매우 낮은 투과율 때문에 불투과층으로 인식되어 트랩을 형성하는 덮개암의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 최근 수평채굴과 수압파쇄 등 시추 기술의 획기적인 발달로 북미를 중심으로 셰일층 내에서 막대한 양의 가스를 발견하고 상업적으로 생산함에 따라 셰일을 석유나 가스를 생산하는 지층뿐만이 아니라 탄화수소를 저장하는 저류층으로 새롭게 인식하게 되었다. 셰일층의 지화학 평가 기술은 셰일 내에 함유된 유기물의 특성을 지화학 분석을 통해 파악하여 유기물의 석유 및 가스 생성 능력을 평가하는 기술인데 최근에는 셰일층내에 생성된 가스가 저장되어 있는 셰일 가스층을 평가하고 탐사하는 데에 적용되고 있다. 셰일 가스층을 정확하게 평가하기 위해서는 탄화수소의 생성과 집적 그리고 매장량 예측에 영향을 미치는 지화학적인 과정과 특성을 정확히 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 셰일층 내에서 탄화수소 생성 메카니즘을 살펴보고 셰일층 평가 및 특성화에 활용되는 지화학 분석 기술을 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.493-505
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• 2013

본 수치해석논문에서는 절리와 단층대를 포함한 지열저류층에 수리자극을 가할 시 수반되는 유도지진과 단층대의 변형을 개별요소법을 사용하여 모델링하였다. 수채해석기법은 2차원 입자유동코드를 기반으로 하며 수리역학적 상호작용기법과 미소파괴음의 모멘트텐서 역산알고리즘이 결합되었다. 수치해석의 주요결과로는 시공간적으로 변하는 유도지진의 분포와 규모 그리고 단층대의 변형(파괴 및 전단변위)과 주입유체압력의 시공간적 분포와의 상관관계이다. 첫 번째 수치해석으로부터 절리가 분포하는 지열저류층에서의 수리자극에 의한 유도지진의 분포는 주입유체의 점성에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 주입유체의 점성이 낮은 경우 (1 cP), 유도지진의 발생범위가 큰 것으로 나타났으며, 주입 후 발생하는 유도지진의 개수와 규모 또한 높게 나타났다. 단층대가 존재하는 지열저류층의 수리자극 모델링의 결과, 주입정의 위치가 단층대와 가까운 경우 작은 주입수 압력분포(<0.1 MPa)로도 단층대의 파괴와 전단변형을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서 소개한 수치해석기법은 수리자극을 통한 지열저류층 개발 시 유도지진의 분포와 규모를 실제 유체주입작업전에 예측할 수 있게 함으로써 지열에너지개발 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 지질공학
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• 제25권3호
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• pp.387-393
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• 2015

단층핵 내에는 지각의 마찰에 기인한 암석의 파쇄 및 풍화 변질 작용 등으로 단층각력이 분포하며, 이러한 각력은 단층 운동 시 지각의 이동방향에 따라 일정한 방향으로 배열하게 된다. 본 연구에서는 단층핵 내에 분포하는 각력의 배열형태 및 함량이 역학적 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 수치해석을 통해 탄성계수를 산정하였다. 해석모델은 단층핵 내에서 각력이 선택 배향하는 모델과 무작위 분포하는 모델로 구분되며, 각력의 종류는 화강암과 셰일, 그리고 각력 함량은 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%로 구분된다. 해석결과에 의하면 변형률의 차이는 0.1~1.1% 범위 내, 그리고 탄성계수는 0.02~0.4 MPa 범위 내에 분포하여 각력의 배열에 따른 탄성계수의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.