균열암반 내 굴착교란영역(EDZ) 투수특성 평가를 위한 현장수리시험 수행 연구
A Study on In-Situ Hydraulic Test for Evaluating the Hydraulic Conductivity of Excavation Disturbed Zone (EDZ) in Fractured Rock
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초록
본 연구에서는 균열암반에 위치한 지하연구시설 내 터널 근계영역인 굴착교란영역의 투수특성과 분포 양상을 평가하였다. 자체 개발된 고정밀 수리시험장비를 암반터널 내 수평시추공에 적용하여 정압주입시험을 수행함으로써, 현지 압력 및 유량 자료를 획득하였고, 정상류/비정상류 해석을 통해 심도(터널 벽 면으로부터의 거리)에 따라 수리전도도를 도출하였다. 연구 분석 결과, BBH-1 시추공의 경우 터널 벽면 으로부터 멀어지면서 수리전도도가 10배(1 order) 정도 감소하였으며, 기존 선행 연구들의 굴착교란영 역 내 투수도 변화양상과 유사한 결과를 나타냈다. 그러나 BBH-2 시추공에서는 벽면에서부터 떨어진 일 부 심도에서 전체 투수특성 변화경향에서 벗어나는 국부적으로 높은 투수도가 나타났다. 이를 통해, 굴 착공동 주변 암반의 투수특성이 반드시 일정한 감소변화나 분포양상을 따르지 않는 경우도 있다는 것을 알 수 있고, 따라서 현장수리시험 수행을 통해 근계영역의 수리특성을 직접적으로 파악하는 것이 중요하 다고 할 수 있다. 본 연구의 장비와 수행방법 및 분석과정, 그리고 도출된 투수도 결과들은 향후 굴착공동 주변 수리적 EDZ의 정밀 수리특성 평가를 위한 통합시스템 개발의 기초가 될 것으로 사료된다.
Abstract
This study evaluates the hydraulic conductivity and distribution patterns of the Excavation Disturbed Zone (EDZ) near a tunnel in a domestic Underground Research Laboratory located within fractured rock. A high-precision hydraulic testing system, developed in-house, was applied to horizontal boreholes drilled inside the rock tunnel, and constant pressure injection tests were conducted to obtain in situ pressure and flow rate data. Using both steady-state and transient flow analyses, hydraulic conductivities were derived as a function of depth (i.e., distance from the tunnel wall). The results showed that in the BBH-1 borehole, hydraulic conductivity decreased by approximately one order of magnitude with increasing distance from the tunnel wall, consistent with trends reported in previous studies on EDZ permeability. However, in the BBH-2 borehole, locally high permeability values were observed at specific depths, deviating from the overall trend of decreasing permeability with distance from the wall. These findings suggest that the hydraulic properties of rock surrounding excavation spaces may not always follow uniform reduction trends, highlighting the importance of performing in-situ hydraulic tests to directly assess the hydraulic characteristics of near-field zones. The testing equipment, methodologies, and analytical processes used in this study, as well as the derived permeability results, provide a foundation for developing an integrated system for detailed hydraulic evaluation of the EDZ around underground structures.