다단계압력 환경하에서의 결정질 암석의 절리면 거칠기 변화 분석 (Analysis of the Fracture Roughness of Crystalline Rock under Multi-stage Stress Conditions)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질공학회
· 수록지 정보 : 지질공학 / 29권 / 3호 / 237 ~ 249페이지
· 저자명 : 최정해, 김혜진

초록

본 연구에서는 지하수의 이동에 영향을 주는 암반의 균열에 대해서 고온하에서의 다단계 압력실험을 통해 균열면의 거칠기 변화에 대한 분석을 실시하였다. 연구에 사용된 시료는 지표에서 지하 500 m 구간에서 획득한 조립질 화성암과 세립질 화성암 시료 중 심도 약 40 m와 270 m의 시료를 실험에 사용하였다.
압력은 최대 120 MPa 까지 가압을 하였으며, 단계적으로 10 MPa씩 증가하면서 실험을 수행하였다. 각단계에서의 표면 변화를 관측하기 위해서 고분해능 3차원 다초점 레이저 스캔 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM)을 사용하였으며, 이를 통해서 미세한 표면의 거칠기를 확인할 수 있었다.
거칠기의 변화에 대해서는 거칠기 인자값을 기준으로 변화된 양을 계산하였다. 본 실험에 사용된 시료는20 × 40 × 5 mm 크기를 가지고 있으며, 가압장치는 나사방식으로 압력을 가할 수 있도록 제작한 챔버를활용하여 실험을 수행하였다. 실험결과 단계적으로 압력이 가해지는 조건에서 압력에 따른 균열면의 거칠기는 입자의 크기에 따라 다른 변화를 보이는 것으로 확인되었으며, 이러한 자료는 추후 암석의 균열면을 따라 이동할 수 있는 지하수의 흐름에 대한 예측을 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대한다.

영어초록

The roughness changes on a fracture surface were analyzed via a multi-stage compression test under high temperatures to assess how the cracks in a rock mass affect groundwater movement. The analyzed samples consist of coarse granitic rocks from approximately 40 and 270 m depth, and fine granitic rocks from 500 m depth. The compression test was conducted on 20 × 40 × 5 mm samples using a loading system where the pressure increases in 10 MPa increments to 120 MPa. A high-resolution 3D confocal laser scanning microscope (CLSM) was used to observe the surface changes, including the roughness changes, at each pressure step. The roughness change was calculated based on the roughness factor. The experimental results indicate that the roughness of the fracture surface varies with rock type under the stepwise pressure conditions. These data provide a basis for predicting groundwater flow along rock fractures.

참고자료

· 없음