암반의 수리인자에 미치는 열적.역학적 영향에 대한 실험적 검증

Experimental Study of Thermal-mechanical Influence on the Hydraulic Properties of Rock

본 연구에서는 지하수 유동 특성 해석의 신뢰도 증진을 위해서 우리나라 심부결정질 암석의 접촉 면적과 간극의 변화양상, 구속압과 온도에 따라 유체투과율의 변화 양상을 살펴보고자 하였다. 또한 역학적 물성과 열적 물성을 측정하여 모델링의 입력자료에 대한 신빙성을 높일 수 있도록 하였다. 실험 결과 초기 평균 간극은 544.33$\mu\textrm{m}$∼898.62$\mu\textrm{m}$ 범위를 보였으며 분포특성은 로그-정규분포 형태를 보였다. 구속압 변화에 따라 유체투과율은 감소하는 경향이 나타나고 온도 증가에 따라 유체투과율이 감소하는 경향을 보였으며 접촉 면적이 커지면 유체투과율 변화 폭이 작아짐을 이론과 실험을 통해 규명하였다. 암석의 역학적, 열적 물성을 측정한 결과 기존에 측정된 우리나라 화강암의 물성치와 근사한 값을 가지는 것으로 나타났다.

In this study, the change in hydraulic conductivity according to the changes in the contact area, aperture, confining pressure and temperature was observed to improve the reliability of the analysis of underground water flow. Also, the mechanical and thermal properties of domestic crystalline rocks in a great depth were obtained. It was found that the averaged intial aperture ranged from 544.33${\mu}{\textrm}{m}$ to 898.62${\mu}{\textrm}{m}$ and it followed a log-normal distribution. The hydraulic conductivity decreased with the increase of normal stress on the fracture surface and the hydraulic conductivity decreased as temperature increased. The change in hydraulic conductivity was strongly correlated with the change in contact area. It was verified by experiments that hydraulic conductivity was inversely proportional to the contact area. The measured mechanical and thermal properties were very close to the existing typical properties of domestic granites.