벤토나이트 삽입 시 암석 절리의 전단 특성 평가
Investigation on Shear Characteristics of Rock Joint with Bentonite Interlayer
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초록
고준위방사성폐기물의 심층처분에서는 완충재인 벤토나이트가 처분공 주변 암반 내 절리로 침투 시 역 학적 특성을 변화시킬 수 있다. 본 연구에서는 직접전단시험을 수행하여 벤토나이트가 충전된 암석 절리 의 전단 특성을 조사하였다. 암석 시편으로는 황등화강암을 사용하였으며, 쪼갬 인장시험을 수행하여 인 장 절리를 생성하였다. 직접전단시험은 벤토나이트가 충전되지 않은 절리와 충전된 절리를 가진 두 종류 의 암석 시편에 대하여 수행하였다. 시험 전후에는 절리면을 3차원 레이저 스캐너로 촬영하여 절리 거칠 기 계수, 전단 후 벤토나이트 두께, 전단 손상 영역을 정량적으로 조사하였다. 분석 결과, 벤토나이트가 충전된 절리의 경우 전단 강도와 팽창각이 감소하였다. 또한, 벤토나이트가 충전된 절리에서 상대적으로 작은 전단 손상 영역(직경 0.5-0.8 mm)의 개수는 작았지만, 큰 전단 손상 영역(직경 5 mm 이상)은 더 많이 발생하였다. 절리 거칠기 계수가 큰 절리에 대해서는 벤토나이트가 충전된 절리와 충전되지 않은 절리의 전단 특성이 유사한 것을 확인하였다.
Abstract
In this study, a series of direct shear tests were conducted to investigate the shear charac- teristics of rock joints infilled with bentonite. Hwangdeung granite was used as the rock specimen, and splitting tensile tests were performed to create artificial tensile joints. The direct shear tests were carried out on two types of specimens: bentonite-infilled joints and unfilled joint. Prior to and after the tests, the joint surfaces were scanned using a 3D laser scanner to quantitatively analyze the joint roughness coefficient (JRC), the thickness of the bentonite layer after shearing, and the shear-induced degraded area. The results showed that both the shear strength and dilation angle decreased in the joints infilled with bentonite. However, for joints with high joint roughness coefficient, the shear characteristics of bentonite-infilled joints were found to be similar to those of unfilled joints.