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    사암의 입자 체적계수 측정 방법에 대한 실험적 연구

    An Experimental Study on Measurement Method for Grain Bulk Modulus of Sandstone

    김민준, 박의섭, 박찬, 최준형

    Min-Jun Kim, Eui-Seob Park, Chan Park, Junhyung Choi

    본 연구에서는 암반 수리-역학적 관계의 기본모델 입력인자인 암석 입자 체적계수에 대하여 직접적인 측정 실험법을 제시하고, 실험을 수행함으로써 암석 입자 체적계수를 도출하였다. 또한, …

    This study presents a direct measurement method for grain bulk modulus, which is important hydraulic-mechanical properties of rock, and conducts the experiment …

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    본 연구에서는 암반 수리-역학적 관계의 기본모델 입력인자인 암석 입자 체적계수에 대하여 직접적인 측정 실험법을 제시하고, 실험을 수행함으로써 암석 입자 체적계수를 도출하였다. 또한, 서로 다른 기하학적 특성을 가진 암석에 대하여 암석 입자 체적계수를 비교함으로써 입자 체적계수에 영향을 미치는 요인에 대해 살펴보았다. 실험 결과 이론적으로 추정하는 암석 입자 체적계수의 값이 실제보다 과대예측 하고 있음을 확인하였으며, 이에 대해 암체 입자 구조에 따른 암석 내부 고립돼있는 공극의 존재로 인한 가능성을 고찰하였다. 최종적으로, 본 연구에서 제시한 직접적인 측정방법이 사암의 입자 체적계수를 신뢰성 있게 예측할 수 있음을 확인하였다.


    This study presents a direct measurement method for grain bulk modulus, which is important hydraulic-mechanical properties of rock, and conducts the experiment to investigate the grain bulk modulus of sandstone. In addition, the factors affecting the grain bulk modulus were investigated, comparing volumetric characteristics of rocks with different properties. As a result of the experiment, it was confirmed that the theoretically estimated bulk modulus is overestimated than the direct measured one. The possibility of the difference was analyzed, discussing the existence of non-connected pore space due to particle structure of the rock. Finally, the experimental results showed that the direct measurement suggested in this study can reliably predict the grain bulk modulus of sandstone.

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    30 April 2023
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    GREAT 셀을 이용한 삼축압축시험의 수치모사: 수리역학 실험

    Numerical Simulation of Triaxial Compression Test Using the GREAT Cell: Hydro-Mechanical Experiment

    박도현, 박찬희

    Dohyun Park, Chan-Hee Park

    원통형 시료의 측면에 일정하게 구속압이 적용되는 통상적인 삼축시험 셀과는 달리, GREAT 셀은 독립적으로 제어되는 8쌍의 측면 가압장치들을 이용하여 차등적으로 구속압을 가할 수 …

    Unlike the conventional triaxial test cells for cylindrical specimens, which impose uniform lateral confining pressures, the GREAT (Geo-Reservoir Experimental Analogue Technology) cell …

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    원통형 시료의 측면에 일정하게 구속압이 적용되는 통상적인 삼축시험 셀과는 달리, GREAT 셀은 독립적으로 제어되는 8쌍의 측면 가압장치들을 이용하여 차등적으로 구속압을 가할 수 있고, 이를 통해 다양한 크기와 방향의 수평 응력장을 생성시킬 수 있다. 본 연구의 선행 논문에서는 다양한 역학적 재하 조건에서 GREAT 셀 시험을 수치해석적으로 모사하고, 원주변형률에 대한 수치해석 및 실험측정 결과를 비교하여 적용된 수치모델의 적정성을 분석하였다. 본 연구에서는 역학적 재하 조건과 유체흐름 조건을 함께 고려하여 균열이 포함된 인공시료에 대한 GREAT 셀 시험을 수치모사하였다. 값이 알려지지 않은 균열면의 역학적 물성을 다양하게 설정하여 시료의 거동(원주변형률)에 대한 수치해석과 실험 결과를 비교하였으며, 균열면의 특정 역학적 조건에서 실험결과와 잘 일치하는 것으로 검토되었다. 추가적으로 유체흐름 조건이 시료의 역학적 거동에 미치는 영향을 분석하였다.


    Unlike the conventional triaxial test cells for cylindrical specimens, which impose uniform lateral confining pressures, the GREAT (Geo-Reservoir Experimental Analogue Technology) cell can exert differential radial stresses using eight independently-controlled pairs of lateral loading elements and thereby generate horizontal stress fields with various magnitudes and orientations. In the preceding companion paper, GREAT cell tests were numerically simulated under different mechanical loading conditions and the validity of the numerical model was investigated by comparing experimental and numerical results for circumferential strain. In the present study, we simulated GREAT cell tests for an artificial sample containing a fracture under both mechanical loading and fluid flow conditions. The numerical simulation was carried out by varying the mechanical properties of the fracture surface, which were unknown. The numerical responses (circumferential strains) of the sample were compared with experimental data and a good match was found between the numerical and experimental results under certain mechanical conditions of the fracture surface. Additionally, the effect of fluid flow conditions on the mechanical behavior of the sample was investigated and discussed.

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    30 April 2023
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    휴·폐광산 채굴 공동 활용을 위한 교통 진동 영향 평가

    Evaluation of Traffic Vibration Effect for Utilization of Abandoned Mine Openings

    이현우, 이승중, 최성웅

    Hyeon-Woo Lee, Seung-Joong Lee, Sung-Oong Choi

    본 연구에서는 휴·폐광산 채굴 공동을 다른 목적으로 사용코자 할 경우, 특히 갱도 내에서 발생하는 반복 교통 진동이 채굴 공동의 장기적인 안정성에 미치는 …

    In this study, the effect of repeated traffic vibration on the long-term stability of mine openings is analyzed for re-utilization of abandoned …

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    본 연구에서는 휴·폐광산 채굴 공동을 다른 목적으로 사용코자 할 경우, 특히 갱도 내에서 발생하는 반복 교통 진동이 채굴 공동의 장기적인 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 대상 광산은 주방식 채광법이 적용된 지하 석회석 광산이며, 해당 광산이 물류 창고로 활용되는 상황을 가정하여 동적 수치해석을 수행하였다. 특히 해당 광산에서 광산차량의 운행으로 실제 발생하는 교통진동을 직접 측정하여 이를 진동파형 형태로 동적수치해석용 입력자료로 반영하였다. 20,000회의 교통 진동이 반복된 상황을 고려한 동적수치해석 이후, 채굴 공동은 안정적인 것으로 분석되었지만, 해석 단면 전체에 걸쳐 최대주응력 의 증가와 탄소성 거동 영역의 추가 발생이 확인되었다. 또한 채굴 공동 벽면의 변위와 체적 변형률, 최대주응력의 변화 양상에서 반복 교통 진동이 지속될 경우, 공동 주변의 응력 변화로 인해 공동의 불안정성이 증대될 수 있음을 확인하였다. 채굴 공동에 작용하는 교통 진동의 영향을 분석한 국내 연구 사례가 부족한 상황에서 본 연구는 국내 휴·폐광산 활용을 위한 기초연구자료로 활용될 것을 기대한다.


    In this study, the effect of repeated traffic vibration on the long-term stability of mine openings is analyzed for re-utilization of abandoned mine galleries. The research mine in this study is an underground limestone mine which is developed by room-and-pillar mining method, and a dynamic numerical analysis is performed assuming that the research mine will be utilized as a logistics warehouse. The actual traffic vibration generated by the mining vehicles is measured directly, and its waveform is used as input data for dynamic numerical analysis, As a results of dynamic numerical analysis, after 20,000 repetitions of traffic vibration, the mine openings is analyzed to be stable, but an increase in the maximum principal stress and an additional area of plastic zone are observed in the analysis section. As shown in the changes of displacement, volumetric strain, and maximum principal stress which are measured at the mine opening walls. It is confirmed that if the repeated traffic vibration is continuously applied, the instability of the mine openings can be increased. Authors expect that the results of this study can be used as a reference for basic study on utilization of abandoned mine.

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    30 April 2023