초록 ▼

암석에 분포되어 있는 절리들은 외부압력에 대해 일반적으로 암석 자체보다 큰 변형(상하 절리면의 상호이동)을 한다. 절리면의 상호이동에 따른 절리간극의 변화는 절리를 통과하는 유체의 투수량에 영향을 미친다. 즉, 절리의 투수계수는 절리의 상호이동에 따라 변한다. 완전 포화상태일때 암석 및 절리의 변형에 따른 투수량의 변화는 유체압력에 영향을 미치며, 암석과 절리면의 압력에도 변화를 가져온다. 결과적으로 절리암석의 역학적 특성과 수리학적 특성이 상호 연관되어 있다. 본 연구의 목적은 이러한 상호 연관적인 암석의 역학적, 수리학

암석에 분포되어 있는 절리들은 외부압력에 대해 일반적으로 암석 자체보다 큰 변형(상하 절리면의 상호이동)을 한다. 절리면의 상호이동에 따른 절리간극의 변화는 절리를 통과하는 유체의 투수량에 영향을 미친다. 즉, 절리의 투수계수는 절리의 상호이동에 따라 변한다. 완전 포화상태일때 암석 및 절리의 변형에 따른 투수량의 변화는 유체압력에 영향을 미치며, 암석과 절리면의 압력에도 변화를 가져온다. 결과적으로 절리암석의 역학적 특성과 수리학적 특성이 상호 연관되어 있다. 본 연구의 목적은 이러한 상호 연관적인 암석의 역학적, 수리학적 특성을 절리의 투수계수 변화를 기준으로 수치해석적으로 분석함에 있다.
본 연구에서는 암석의 변형과 개별적인 절리의 이동에 따른 투수계수의 변화가 산정가능하고, 이를 기반으로 암석과 절리면 이동 및 유수량 변화에 대한 역학적-수리학적 상호 분석이 가능한 수치해석 모델을 유한요소법을 이용하여 발달하였다. 개발된 모델을 이용하여 절리면이 발달한 경사면의 안전도 분석을 절리간극에 따른 투수계수변화가 절리면의 수압 및 유효응력 형성에 미치는 영향을 중심으로 고찰하였다. 본 연구에 대한 결과를 고정 절리 투수계수를 사용하는 기존 수치해석 모델에 의한 연구 결과와 비교하여 절리면의 이동 및 투수계수 변화가 절리암석의 실제적 거동에 미치는 효과를 분석하였다.

Abstract ▼

Rock joint, when subjected to the external load, is generally expected to show larger deformation (the relative displacement between the upper and the lower joint surface) than rock itself. Variation of joint aperture due to the relative joint desplacement causes the aperture-dependent joint permea

Rock joint, when subjected to the external load, is generally expected to show larger deformation (the relative displacement between the upper and the lower joint surface) than rock itself. Variation of joint aperture due to the relative joint desplacement causes the aperture-dependent joint permeability change, which affects the fluid diffusion along the joint plane. Under the fully saturated condition fluid diffusion coupled with joint and porous rock deformation affects the fluid pressure buildup and stress change of both the joint plane and the porous rock. Consequently, the mechanical behaviors of joint and porous rock are coupled with the hydraulic characteristics. The objective of this study is to numerically investigate the coupled mechanical-hydraulic behavior of jointed and porous rock with focusing in the aperture-dependent joint permeability change.
In this study finite element model based on the coupled equations for the joint and rock deformations-fluid diffusions was developed. This model is capable of solving porous rock deformation, discrete joint displacement and aperture-dependent joint permeability, and fluid diffusion in both rock and joint. Using this model the stability of rock slope with a distinguished joint plane was analyzed by considering the fluid pressure buildup and the effective stress change on the joint plane. The results were compared to those from the already existing numerical model, which assigned the fixed joint permeability, to analyze the effects of aperture-dependent permeability on the actual behavior of jointed rock.

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