수리적 굴착손상영역에서의 지하수유동 특성에 관한 연구 = Groundwater Flow Analysis around Hydraulic Excavation Damaged Zone

국문 초록 (Abstract)

굴착손상영역 (EDZ)은 굴착으로 인해 현지 암반이 역학적으로 손상을 입게 되어 응력상태, 변위상태, 암반의 안정성, 지하수의 흐름상태 등에 변화가 일어나는 영역을 의미한다. EDZ의 역학적 특성과 관련한 많은 연구들이 수행되었지만, EDZ에서의 지하수 유동 특성에 관한 연구는 아직 부족한 수준이다. 본 연구에서는 굴착으로 인한 수리-역학 상호작용(coupling)에 의해 굴착면 주변의 수리적 간극값이 변하는 영역을 수리적 굴착손상영역이라 정의하고, 이를 3차원 분리단열망(DFN)에 적용시켜 보았다. 이를 통해 수리적 간극변화가 3차원 불연속 망에서의 전반적인 지하수 유동에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 3차원 DFN 지하수 유동 해석 시 주로 이용되는 수두 조건과 유량 조건의 적용성을 고찰하였다. 해석 결과 수리-역학적 상호거동에 의해 발생하는 굴착면 주변의 수리적 간극변화는 터널 내부로 유입되는 유량에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 DFN 해석 시 다양한 경계조건에 따른 상이한 결과를 토대로 보다 합리적인 경계조건 설정에 대한 방향을 제시하였다. 마지막으로 실제 현장에서 수리해석을 실시한 자료를 바탕으로 수리적 간극 값의 변화를 고려할 때와 고려하지 않을 때의 유입유량 차이를 통해, 3차원 지하공동의 지하수 유동 해석 시 수리적 간극 값의 변화를 고려하는 것이 보다 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The excavation damaged zone (EDZ) is an area around an excavation where in situ rock mass properties, stress condition, displacement, groundwater flow conditions have been altered due to the excavation. Various studies have been carried out on EDZ, but most studies have been focused on the mechanical bahavior of EDZ by in situ experiment. Even though the EDZ could potentially form a high permeable pathway of groundwater flow, only a few studies were performed on the analysis of groundwater flow in EDZ. In this study, the ‘hydraulic EDZ’ was defined as the rock zone adjacent to the excavation where the hydraulic aperture has been changed due to the excavation. And hydraulic EDZ (hydraulic aperture changed zone) estimated by two-dimensional DEM program was considered in three-dimensional DFN model. From this approach the groundwater flow characteristics corresponding to hydraulic aperture change were examined. Together, a parametric study was performed to examine the boundary conditions that frequently used in DFN analysis such as constant head or constant flux condition. According to the numerical analysis, hydraulic aperture change induced by the hydraulic-mechanical interaction becomes one of the most important factors influencing the hydraulic behavior of jointed rock masses. And also from this study, we suggest the proper boundary condition in three-dimensional DFN model.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 초록
• 1. 서론
• 2. 터널굴착으로 인한 수리적 간극의 변화
• 3. 분리단열망을 이용한 수리해석
• 4. 현장 적용성 판단
• 5. 결론
• 사사
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 "터널로 인한 지하수 저감방안 연구" 2005

2 "지하수환경과 오염" 박영사. 1998

3 "수리적 간극변화를 고려한 수리적EDZ의 정의에 관한 연구" 2007

4 "삼광광산 주변에 분포한 열극대가 지하수 유동 체계에 미치는 영향 분석" 571-582, 1996

5 "분리단열망개념의 지하수유동해석을 위한 단열투수량계수의 정량화 연구" 6 (6): 1-13, 1996

6 "발파에 의한 굴착손상영역의 수치해석적 산정" 2006

7 "Principles of engineering geology" Chapman and Hall 1045-, 1976

8 "Joint network modelling with a validation exercise in Stripa Mine International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences" 30 : 503-526, 1993

9 "In situ experiment on an excavation disturbed zone induced by mechanical excavation in Neogene sedimentary rock at Tono Mine" 56 : 97-108, 1998