유동성 단열 파악을 위한 암반 내 단열특성 규명 = Identification of Conductive Fractures in Crystalline Recks

국문 초록 (Abstract)

결정질 암반내에 발달하는 단열은 지하수유동의 주요 경로가 되므로, 유동성 단열의 특성 규명은 유동체계를 해석하는데 매우 중요하다. 암반 내 단열 중 유동성 단열을 추출하기 위해 편마암 지역내 폐광산을 대상으로 단열특성을 파악했다. 연구지역내 지표 노두와 항내에 발달하는 단열 중, 단층은 방향성, 단층폭, 연장성, 운동감각, 충전물질, 절리의 경우는 방향성, 길이, 간격, 틈(aperture), 충전물질, 조도(roughness), 타 절리들과의 교차 및 연결성을 조사했다. 한편, 지표 하에 발달하는 단열특성 파악을 위해 연구지역내 5개 지점에 시추를 실시하여 이를 통해 회수된 코아시료를 정밀 로깅했다. 그 중, 3개 시추공을 대상으로 초음파주사검층을 실시하여 단열의 방향성과 단열종류를 구분하고 획득한 자료를 처리.분석하였다. 조사결과에 따르면 지표상에 발달하는 대표 단열군은 GSet 1: N50-82$^{\circ}$E/55-90$^{\circ}$SE, GSet 2: N2-8$^{\circ}$E/56-86$^{\circ}$SE, GSet 3: N46-72$^{\circ}$W/60-85$^{\circ}$NE, GSet 4:Nl2-38$^{\circ}$W/15-40$^{\circ}$SW 단열군으로 나타났다. 이에 대응되는 지표하 단열군은 HSet 1: N50-90$^{\circ}$E/55-90$^{\circ}$SE, HSet 2: N10-30$^{\circ}$E/50-70$^{\circ}$SE, HSet 3: N20-60$^{\circ}$W/50-80$^{\circ}$NE, HSet 4: N10-50$^{\circ}$E/$\leq$40$^{\circ}$NW로 분류되었다. 이 단열군들 중 GSet 1 및 GSet 3, 그리고 HSet 1 및 HSet 3은 연구지역내 가장 우세하게 발달하는 단열군이다. HSet 1은 평균 단열간격이 30~47 m이며, 이 단열 중 등급(code) 1 단열(단층, 열린단열) 등이 21.0~42.9%를 구성한다. HSet 3은 55~57 cm의 평균 단열간격을 보이고, 등급 1 단열이 15.4~26.9%를 차지한다. HSet 4는 239 cm의 평균 단열간격을 보여 연구지역내 우세 단열군 중 가장 넓은 단열간격을 가지나, 등급 1 단열의 비율이 54.5%에 이른다. 등급 1 단열과 유사한 특성을 갖는 단층이나 열린단열은 다른 성질의 단열에 비해 상대적으로 수리전도성이 큰 것으로 알려져 있음을 통해, N55-85$^{\circ}$E/50-80$^{\circ}$SE 단열군과 N20-60$^{\circ}$W/50-75$^{\circ}$NE 단열군, 그리고 N10-30$^{\circ}$E/$\leq$30$^{\circ}$NW 단열군이 연구지역 내에서 지하수 유동성이 가장 높은 단열군으로 추정된다. 이러한 사실은 3개 시추공을 대상으로 실시한 시추공 내 물리검층과 정압주입시험에서도 확인된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Since fractures may serve as major conduits of groundwater flow in crystalline rocks, characterization of conductive fractures is especially important for interpretation of flow system. In this study, characterization of fractures to investigate hydraulically conductive fractures in gneisses at an abandoned mine area was performed. The orientation, width, length, movement sense, infilling materials, spacing, aperture, roughness of both joints and faults and intersection and connectivity to other joints were measured on outcrops. In addition, characteristics of subsurface fractures were examined by core logging in five boreholes, of which the orientations were acquired by acoustic televiewer logging from three boreholes. The dominant fracture sets were grouped from outcrops; GSet 1: N50-82$^{\circ}$E/55-90$^{\circ}$SE, GSet 2: N2-8$^{\circ}$E/56-86$^{\circ}$SE, GSet 3: N46-72$^{\circ}$W/60-85$^{\circ}$NE, GSet 4:Nl2-38$^{\circ}$W/15-40$^{\circ}$SW and from subsurface; HSet 1: N50-90$^{\circ}$E/55-90$^{\circ}$SE, HSet 2: N10-30$^{\circ}$E/50-70$^{\circ}$SE, HSet 3: N20-60$^{\circ}$W/50-80$^{\circ}$NE, HSet 4: N10-50$^{\circ}$E/$\leq$40$^{\circ}$NW. Among them, GSet 1, GSet 3 and HSet 1, HSet 3 are the most intensely developed fracture sets in the study area. The mean fracture spacings of HSet 1 are 30-47cm and code 1 fractures, such as faults and open fractures, comprise 21.0-42.9 percent of the whole fractures in each borehole. HSet 3 shows the mean fracture spacings of 55-57cm and the ratio of code 1 fractures is 15.4-26.9 percent. In spite of the mean fracture spacing of 239cm, code 1 fractures of HSet 4 have the highest ratio of 54.5 percent. From the fact that faults or open fractures have high hydraulic conductivity, it can be inferred that the three fracture sets of N55-85$^{\circ}$E/50-80$^{\circ}$SE, N20-60$^{\circ}$W/50-75$^{\circ}$NE and N10-30$^{\circ}$E/$\leq$30$^{\circ}$NW from a fracture system of relatively high conductivity. It is indirectly verified with geophysical loggings and constant injection tests performed in the boreholes.