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암반의 3차원 불연속균열망(DFN)에 관한 연구 및 민감도분석
Sensitivity Analyses of Three-Dimensional Discrete Fracture Network Modeling of Rock Mass 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.25 no.4, 2015년, pp.341 - 358  

박정찬 (인하대학교 에너지자원공학과) ,  박승훈 (인하대학교 에너지자원공학과) ,  김하영 (인하대학교 에너지자원공학과) ,  김건영 (한국원자력연구원) ,  권상기 (인하대학교 에너지자원공학과)

초록
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본 연구에서는 불연속암반의 모사기법인 3차원 불연속균열망(Discrete Fracture Network, DFN)모델의 구성 및 해석 코드인 FracMan을 이용하여, DFN모델에서의 불연속면의 밀도(fracture intensity), 불연속면의 방향성(fracture orientation), 불연속면의 크기(fracture size), 불연속면의 모양(fracture shape) 등의 불연속면의 특성인자간의 관계를 분석하고자 하였다. $100m{\times}100m{\times}100m$ 모델영역에서 균열의 선형밀도($P_{10}$)와 불연속면을 구성하는 인자 간의 상관관계 분석을 위해 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구 결과, 불연속면의 밀도에 가장 큰 영향을 미치는 인자로는 불연속면의 방향성 인자인 선주향(Trend)과 선경사(Plunge)로 나타났다. 불연속면의 체적밀도($P_{32}$)의 계산을 위해서 불연속면의 선주향이 $10^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$, $120^{\circ}$, $150^{\circ}$, $180^{\circ}$인 7가지 경우와 선경사가 $5^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$, $85^{\circ}$인 7가지 경우에서의 수직, 수평시추일 경우에 관한 $P_{10}$의 환산인자($C_{13}$)를 도출하였다. 본 연구의 결과가 불연속균열망 모델을 구성하고 이해하는 데 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study analyzes the relationship between parameters of the discontinuity in Discrete Fracture Network model such as fracture intensity, fracture orientation, fracture size, fracture shape etc. In this paper, FracMan code was used to model and analyze 3D DFN. A sensitivity analysis was performed ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 3차원 불연속균열망에서 불연속면의 모양이 불연속면의 밀도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 불연속면의 모양은 4각형(shape 4), 6각형(shape 6), 8각형(shape 8) 그리고 원에 가까운 30각형(shape 30)으로 총 4가지 경우에 대해서 비교하였다.
  • 본 연구에서는 불연속면의 특성인자(불연속면의 방향성, 크기, 모양 등)의 분포특성을 통계적으로 발생시킬 수 있는 FracMan 코드를 이용하여, 불연속암반의 특성을 대표하는 불연속면의 밀도(fracture intensity)에 영향을 미치는 인자를 규명하기 위해 민감도 분석을 실시하였다.
  • 불연속면의 크기가 불연속면의 밀도에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 단층과 같은 매우 큰 불연속면을 제외한다면 실제 암반에서 수십 미터의 크기를 갖는 절리들은 미미할 것으로 판단하였다.

가설 설정

  • , 1994, Cladouhos and Marrett, 1996)에 적합하다는 연구결과가 보고되었다. 따라서 본 연구에서는 Fig. 5(b)과 같이 불연속면의 크기에 대한 분포를 음지수분포(Negative Exponential Distribution)로 가정하여 3차원 불연속균열망을 구성하였다.
  • 국내에서도 서준우(2009)는 불연속암반 및 저류층 내의 불연속면의 모양을 직사각형의 형태로, 노영환 등(2013)은 불연속면의 모양을 원형으로 생성시켜 3차원 불연속균열망을 해석한 사례가 있다. 본 연구에서는 3차원 불연속균열망에서 불연속면의 모양을 Fig. 5(a)와 같이 원형으로 가정하였다.
  • 실제 암반의 불연속면의 방향성에 관한 대표적인 분포모델로는 Fisher 분포(Fisher, 1953), 균등분포(uniform distribution), Bingham 분포(Einstein & Baecher, 1983) 등이 있다. 본 연구에서는 불연속면의 방향성 분포를 Fisher 분포로 가정하였다. Fisher 분포는 모집단이 하나의 대표 방향을 중심으로 대칭적으로 분포한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지하공간은 어떤 활용 형태와 범위로 다양해지고 있나? 현재 국내에서는 제한된 국토를 효율적으로 활용하기 위해 지하공간의 개발이 활발히 추진되고 있다. 터널, 지하철, 지하주차장 등과 같은 기존의 지하공간 개발에서부터 석유 및 LPG 지하비축기지, 식품저장고, 방사성 폐기물 처분장 등으로 지하공간의 활용 형태와 범위는 더욱 다양화되고 있는 추세이다. 안전한 지하공간 개발을 위해서는 암반의 특성에 대한 면밀한 조사와 이해가 요구된다.
안전한 지하공간 개발을 위해서는 무엇이 요구되는가? 터널, 지하철, 지하주차장 등과 같은 기존의 지하공간 개발에서부터 석유 및 LPG 지하비축기지, 식품저장고, 방사성 폐기물 처분장 등으로 지하공간의 활용 형태와 범위는 더욱 다양화되고 있는 추세이다. 안전한 지하공간 개발을 위해서는 암반의 특성에 대한 면밀한 조사와 이해가 요구된다.
정확한 불연속면의 3차원의 분포를 얻기 위하여 어떤 연구들이 지속적으로 이루어지는가? 하지만 노두조사 또는 시추공 자료로부터 측정되는 1, 2차원 균열자료를 통해서 암반 내 불연속면의 3차원의 분포를 정확하게 모사하는 작업은 매우 어려운 일이다. 보다 정확한 3차원 불연속면의 분포를 얻기 위해 현장 지질조사를 통해 획득된 불연속면의 특성 데이터를 바탕으로 다양한 통계적 확률분포를 이용한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다(Priest, 1993).
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참고문헌 (29)

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