고준위방사성폐기물 처분장에서의 굴착손상대를 고려한 수리-역학적 복합거동 해석 (Analysis of Hydro-Mechanical Coupling Behavior Considering Excavation Damaged Zone in HLW Repository)

서지정보

· 발행기관 : 대한화약발파공학회
· 수록지 정보 : 화약 발파 / 41권 / 3호 / 38 ~ 61페이지
· 저자명 : 이지원, 김민주, 권상기

초록

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변
화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지
하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서
는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는
경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어
비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위
의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입
량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분
배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으
로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의
지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였
으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.

영어초록

An Excavation Damaged Zone(EDZ) caused by blasting impact changes rock properties, in situ
stress distribution, etc., and its effects are noticeable at around a radioactive waste repository located at
deep underground. In particular, the increase in permeability due to the formation of cracks may
significantly increase the amount of groundwater inflow and the possibility of radioactive nuclide outflow.
In this study, FLAC2D and FLAC3D were used to analyze the mechanical and thermal behaviors for
three categories: a)No EDZ, b)Uniform EDZ, and c)Random EDZ. It was found that the tunnel
displacement in the Random EDZ case was 423% higher than that in the No EDZ case and was 16%
higher than that in the Uniform EDZ case. Tunnel inflow in the Random EDZ was also 17.3% and 10.8%
higher than that in the No EDZ and the Uniform EDZ case, respectively. The permeability around the
tunnel was increased by up to 10 times in the corner of the tunnel wall and roof due to the stress
redistribution after excavation. From the computer simulation, it was found that the permeability around
the tunnel wall was partially increased but the overall tunnel inflow was decreased with increase of stress
ratio. Mechanical analysis using FLAC 3D showed similar results. Slight difference between 2D and 3D
could be explained with the development of plastic zone during the advance of tunnel excavation in 3D.

참고자료

· 없음