단일절리 암반에서 그라우팅 주입거리 분석
Analysis of grout injection distance in single rock joint
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
터널 및 에너지/폐기물 저장과 관련하여 지하공간의 활용이 증가하는 추세이다. 지하공간의 안정성 확보를 위해서는 암반균열 및 절리를 보강하는 것이 중요하다. 절리와 같은 불연속면은 암반의 강도를 저하시키고, 지하공간 내부로 지하수 유입을 발생시킬 수 있다. 불연속면 주변의 암반 강도의 증대와 차수를 위해 암반 그라우팅을 활용할 수 있다. 그러나 암반 그라우팅 시 주입재료가 암반 절리 내 원활하게 주입되고 있는지 직접적인 확인에 한계가 있다. 그라우팅 주입재가 사전에 목표한 설계안과 같이 주입되지 않을 시 강도, 내구성 증대 및 차수성 향상 효과를 볼 수 없다. 따라서 실험적으로 평가가 어려운 그라우팅 주입재가 설계대로 주입되고 있는지 수치해석을 활용하여 사전에 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 개별요소 수치해석 프로그램인 UDEC(Universal Distinct Element Code)을 활용한 그라우팅 주입재의 물/시멘트 배합비, 주입압력, 주입유량과 같은 주입변수에 따른 주입성능을 평가하였다. 또한 실내실험을 통해 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 신뢰도를 검증하였다. 본 연구결과는 향후 현장에서 그라우팅 설계 시 주입재의 물성, 주입시간, 펌프 압력과 같은 변수들을 최적화할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대된다.
Abstract
The utilization of underground spaces in relation to tunnels and energy/waste storage is on the rise. To ensure the stability of underground spaces, it is crucial to reinforce rock fractures and discontinuities. Discontinuities, such as joints, can weaken the strength of the rock and lead to groundwater inflow into underground spaces. In order to enhance the strength and stability of the area around these discontinuities, rock grouting techniques are employed. However, during rock grouting, it is impossible to visually confirm whether the grouting material is being smoothly injected as intended. Without proper injection, the expected increases in strength, durability, and degree of consolidation may not be achieved. Therefore, it is necessary to predict in advance whether the grouting material is being injected as designed. In this study, we aimed to assess the injection performance based on injection variables such as the water/cement mixture ratio, injection pressure, and injection flow using UDEC (Universal Distinct Element Code) numerical program. Additionally, numerical results were validated by the lab experiment. The results of this study are expected to help optimize variables such as injection material properties, injection time, and pump pressure in the grouting design in the field.
참고문헌 (21)
- 백승훈, "투수계수 이방성을 고려한 수평 약액 그라우트 구근의 침투 유효 반경에 관한 수치해석적 연구", 한국지반공학회논문집, 36(11), pp.149~156 (2020), 한국지반공학회[DOI]
- Bandis, S. C., "Fundamentals of rock joint deformation", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 20(6), pp.249~268 (1983)
- Barton, N., "The shear strength of rock joints in theory and practice", Rock mechanics, 10, pp.1~54 (1977)
- Barton, N., "Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support", Rock mechanics, 6, pp.189~236 (1974)
- Choi, S. O., "Stability analysis of jointed rock slopes with the Barton-Bandis constitutive model in UDEC", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41(3), pp.581~586 (2004)
- 홍수연, "굴착 및 열응력을 고려한 절리암반 내 처분공동 주변에서의 전단영역 및 균열간극 변화 분석", 터널과 지하공간, 31(2), pp.125~144 (2021), 한국암반공학회
- 전기환, "절리 거칠기와 간극 변화에 따른 그라우트 유동과 주입압에 관한 수치해석적 연구", 터널과 지하공간, 20(2), pp.82~91 (2010), 한국암반공학회
- Kim, J. H., "Mechanical and microstructural analysis of cement suspension", Magazine of the Korea Concrete Institute, 30(3), pp.33~37 (2018)
- 김종민, "암반 그라우팅 주요 계획인자의 기준값에 관한 기초연구", 한국지반공학회논문집, 38(2), pp.15~27 (2022), 한국지반공학회[DOI]
- 김상환, "그라우팅공법의 최적 주입비와 강도에 관한 연구", 한국지반공학회논문집, 26(9), pp.47~58 (2010), 한국지반공학회
- Koh, H. S., "Performance evaluation of injection grouting method for structure foundation ground improvement", Journal of Disaster and Safety, 3(1), pp.1~10 (2021)
- 이종원, "암반 그라우팅 주입 설계변수가 주입성능에 미치는 영향의 수치해석적 평가", 터널과 지하공간, 27(5), pp.324~332 (2017), 한국암반공학회[DOI]
- 이종원, "암반 그라우팅을 위한 점성유체의 시간의존 특성 분석", 한국터널지하공간학회 논문집, 24(6), pp.465~481 (2022), 사단법인 한국터널지하공간학회[DOI]
- 이완호, "PFC를 이용한 침투그라우팅시 미세입자의 이동 및 전단강도증가 해석", 한국지반공학회논문집, 23(11), pp.49~58 (2007), 한국지반공학회
- 남홍엽, "마이크로 시멘트로 그라우팅 된 모래의 일축압축강도 예측", 한국지반공학회논문집, 34(7), pp.5~15 (2018), 한국지반공학회[DOI]
- 오주영, "사질토 지반을 통과하는 쉴드 TBM에서뒤채움 그라우팅이 지반 거동에 미치는영향에 대한 수치해석적 연구", 한국터널지하공간학회 논문집, 20(2), pp.375~392 (2018), 사단법인 한국터널지하공간학회[DOI]
- 박종호, "모형시험을 통한 지반보강 그라우팅의 적정주입압력 연구", 한국지반공학회논문집, 19(2), pp.217~225 (2003), 한국지반공학회
- 박정욱, "입자기반 개별요소모델을 이용한 암석 균열의 수리역학 거동해석: 국제공동연구 DECOVALEX-2023 Task G (Benchmark Simulation)", 터널과 지하공간, 31(4), pp.270~288 (2021), 한국암반공학회
- Saeidi, O., "Numerical modeling of the effects of joint hydraulic aperture, orientation and spacing on rock grouting using UDEC : a case study of Bakhtiary Dam of Iran", Journal of Mining and Environment, 4(1), pp.15~26 (2013)
- Saeidi, O., "Numerical and analytical analyses of the effects of different joint and grout properties on the rock mass groutability", Tunnelling and Underground Space Technology, 38, pp.11~25 (2013)
- 윤인국, "대심도 터널 암반 절리 보강을 위한 고점도 그라우팅 재료의 특성", 한국지반환경공학회 논문집, 22(12), pp.59~63 (2021), 한국지반환경공학회