현장 초기응력 측정과 시추공 이미지 스캐닝 자료의 통합 분석을 통한 포항분지 제 3기 지층 내 수평응력 분포 특성 연구
Study on the Current Horizontal Stress Characteristics of the Tertiary Rock Formations in the Pohang Basin by Integrated Analysis with In-situ Rock Stress Measurement and Borehole Scanning Data Set
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초록
본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m∼716 m 구간에서 획득된 원위치 암반초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용방향은 각각 진북 기준 80°∼100° (N80E∼N80W)와 120°∼140° (N60W∼N40W) 방위각에서 우세한 방향성을나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로회전하는 경향성을 확인할 수 있었다.
Abstract
In this study, the current horizontal stress characteristics of the Tertiary rock formations in the Pohang Basin are investigated on the basis of the in-situ rock stress measurements at depths from 75 m to 716 m of the 3 test boreholes in the Doumsan area, Pohang. The deep hydraulic fracturing stress measurement results indicated that the horizontal stress components in the test site appear far lower than the average ones by the linear fit for the data set measured from the other domestic sites. But, borehole scanning revealed clearly that lots of small and large scale borehole failures occurred due to the low strength characteristics of the existing rocks. To obtain more accurate and overall information on the horizontal stress direction, the integrated analysis combining the hydraulic fracturing stress measurement and borehole scanning data set were additionally carried out. The analysis results showed that in the upper sedimentary and the lower volcanic rock formation, the dominant orientations of the current maximum horizontal stress components were appeared in the range of 80°∼100° (N80E∼N80W) and 120°∼140° (N60W∼N40W), respectively. From this study result it was found that the maximum horizontal stress directions have a tendency to rotate in a clockwise direction as the rock formation changes with depth in the test site.
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