본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

다양한 열 - 수리 - 역학적 조건 하에서 불연속면전단 거동 특성에 관한 실험적 연구

A Study on Shear Characteristics of a Rock Discontinuity under Various Thermal, Hydraulic and Mechanical Conditions

0

조회

0

다운로드

4

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류자원공학

초록

암반 구조물의 안정성을 분석하기 위해서는 암반 내 존재하는 불연속면의 전단거동 특성을 파악하는것이 필수적이다. 특히 심부 지하에서의 암석 불연속면 마찰 거동 특성은 역학적, 수리적, 열적 및 화학적 조건과각각의 조건들의 상호작용에 의해 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 다양한 열-수리-역학적 조건에서 불연속면의전단 거동 특성을 파악하기 위해 매끈한 화강암 불연속면 시험편과 거칠기를 포함한 유사암석 불연속면 시험편을 대상으로 삼축압축장비를 이용한 전단실험을 수행하였다. Coulomb의 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과를 분석한 바 화강암 시험편의 경우 실험 조건의 변화에 따라 마찰 거동에 큰 변화를 보이지 않았으나 유사암석시험편의 경우 응력 수준에 따라 변화를 보였다. 실험 조건의 변화에 따른 강성 및 팽창각의 변화를 분석한결과 온도 및 수압 조건의 변화에 따라서 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

Abstract

Understanding the frictional properties of rock discontinuities is crucial to ensure the stability of underground structures. In particular, the frictional behavior at depth depends on the complex interaction among mechanical, hydraulic, thermal and chemical characteristics and their coupled effects. In this study, a series of shear tests were carried out in a triaxial compression chamber to investigate the shearing behavior of saw-cut granite surface and rough shear surface of synthetic rocks. The test results were analyzed using Coulomb’s shear strength criterion. The frictional behavior of saw-cut granite surface showed little variation at different confining, water pressures and temperature conditions, however in case of synthetic rocks, the frictional behavior showed different trend depending on normal stress level. In addition, the variation of stiffness and dilation at different testing conditions were analyzed, and the stiffness and dilation showed little variation at different water pressures and temperature conditions.

참고문헌 (30)

  1. Barton, N., "The shear strength of rock joints in theory and practice", Rock Mech., 10(1-2), pp.1~54 (1977)
  2. Barton, N., "Review of a new shear strength criterion for rock joints", Eng. Geology, 7, pp.287~332 (1973)
  3. Cheon, D. S., "A study on hydro-mechanical behaviors of rock joints using rotary shear testing apparatus", Tunnels and Underground Space, Korean Society for Rock Mechanics, 9, pp.328~336 (1999)
  4. Domenico, G., "Geothermal quake risks must be faced", Nature, 462, pp.848~849 (2009)
  5. Duncan, N., "Engineering Geology and Rock Mechanics", pp.270~ (1969), Leonard Hill
  6. Engelder, T., "Stress regimes in the lithosphere" (1992), Princeton University Press
  7. Goldstein, M., "Investigation of mechanical properties of cracked rock", Proc. Congr. Int. Soc. Rock Mech., 1, pp.521~524 (1966)
  8. Harouaka, A., "Multistage triaxial testing of actual reservoir cores under simulated reservoir conditions", Int. Symposium of the Society of Core Analysis, pp.12~14 (1995)
  9. Jaeger, J.C., "Friction and sliding of joints", Proc. Aust. Inst. Min. Metall. M, 229, pp.93~104 (1969)
  10. Jaeger, J. C., "The frictional properties of joints in rock", Geofisica pura e applicata, 43(1), pp.148~158 (1959)
  11. Kim, T., "Shearing behavior of a rupture surface of rock under Thermo-hydro-mechanical coupled conditions", Int. J. Geo-eng., 3(3), pp.23~31 (2011)
  12. Kim, T., "An experimental study on shear behavor of crystalline rocks under T-H-M conditions", Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics conference, pp.175~179 (2011)
  13. Kovari, K., "The concept of “continuous failure state” triaxial tests", Rock Mech. Rock Eng., 16(2), pp.117~131 (1983)
  14. Lee, H. W., "A study on thermal cracking and temperature dependence of strength and deformation beavior of rocks", Ph.d, pp.1993
  15. 이승도, "거칠기가 절리의 전단거동 및 투수성에 미치는 영향에 관한 연구", 터널과 지하공간, 12(4), pp.312~320 (2002), 한국암반공학회
  16. Lee, Y. K., "Experimental study on prediction of shear behavior of rock joints", Master, pp.2011
  17. Li, Z., "Rock strength reduction and its potential environmental consequences as a result of groundwater rebound", Proc. 9th Int. Mine Water Congr., pp.513~519 (2005)
  18. Lockner, D. A., "Laboratory measurements of reservoir rock from the Geysers geothermal field, California", Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomecah. Abstr., 19, pp.65~80 (1982)
  19. Majer, E. L., "Induced seismicity associated with enhanced geothermal systems", Geothermics, 36, pp.185~222 (2007)
  20. Newland, P.L., "Volume changes in drained triaxial tests on granular materials", Geotechnique, 7, pp.17~34 (1957)
  21. 박병기, "일정 수직강성 조건하 화강암 인장절리의 전단거동 특성", 터널과 지하공간, 17(3), pp.203~215 (2007), 한국암반공학회
  22. Park, J. W., "Constitutive model for shear behavior of rock joint based on 3D quantification of joint roughness", Ph.d, pp.2009
  23. Patton, F.D., "Multiple modes of shear failure in rock and related materials", PhD, pp.1966
  24. Patton, F.D., "Multiple modes of shear failure in rock", 1st ISRM Congr. Int. Soc. Rock Mech., 1, pp.509~513 (1966)
  25. Pellet, F. L., "Influence of humidity conditions on shear strength of clay rock discontinuities", Engineering Geology, 157, pp.33~38 (2013)
  26. Rosengren, K. J., "Rock mechanics of the black Star open cut, Mount Isa.,", PhD, pp.1968
  27. 지하처분연구시설(KURT)에서의 암석물성에 대한 특성 평가 보고서, "Seoul National University", 158~ (2008)
  28. Stesky, R. M., "Friction in faulted rock at high temperature and pressure", Tectonophysics, 23(1), pp.177~203 (1974)
  29. Tse, R., "Estimating joint roughness coefficients", Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomecah. Abstr., 16(5), pp.303~307 (1979)
  30. Tunbridge, L. W., "Interpretation of the shut-in pressure from the rate of pressure decay", Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomecah. Abstr., 26(6), pp.457~459 (1989)

관련 논문AI추천

이 간행물의 다른 논문 (6건)