불포화토 탄소성 거동 모사를 위한 OGS-FLAC3D 해석 시뮬레이터 내 Barcelona Basic Model 해석 모듈 구축 (Implementation of Barcelona Basic Model Module into OGS-FLAC3D for Simulating Elasto-Plastic Behavior of Unsaturated Soils)

서지정보

· 발행기관 : 한국암반공학회
· 수록지 정보 : 터널과 지하공간 / 35권 / 2호 / 112 ~ 124페이지
· 저자명 : 김태현, 김광일, 이창수, 김진섭

초록

고준위 방사성폐기물 처분 시스템 내 완충재는 핵종 유출 시 이동을 지연하고 처분 용기를 보호하는 역 할을 하는 공학적 방벽의 핵심 요소이다. 완충재에서는 방사성 붕괴열로 인한 고온 및 주변 암반으로부 터의 지하수 유입 조건 하에서 장기간에 걸쳐 불포화 상태에서 포화 상태로 변화하는 과정을 거치게 된 다. 완충재는 포화 시 팽윤하는 특성을 지니고 있으며 수십만 년에 이르는 처분 기간 동안 팽윤 성능 요건 을 만족할 수 있는지 예측하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 불포화토의 탄소성 거동 모델인 Barcelona Basic Model을 열-수리-역학 복합거동 해석 시뮬레이터인 OGS-FLAC3D 내에 모듈 화 하였다. 해석 코드 구축 후 검증을 위하여 평균 유효응력 및 흡입력 변화 경로에 따른 비체적 변화를 평가하는 예제와 비교 분석을 수행하였으며, 수치해석 결과 및 검증 예제 결과가 잘 일치하는 것을 확인 하였다. 개발된 해석 모듈을 기반으로 향후 OGS-FLAC3D 해석 시뮬레이터를 처분 시스템 내 완충재 거 동과 관련한 다양한 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

Buffer materials in a high-level radioactive waste disposal system serve as a key component of the engineered barriers by delaying radionuclide migration and protecting the disposal canister. Over extended periods, these buffer materials undergo a transition from an unsaturated to a saturated state under high-temperature conditions induced by radioactive decay heat and groundwater inflow from surrounding rock. The buffer materials exhibit swelling properties upon saturation, making it critical to predict the long-term capacity of swelling performance throughout the disposal period, which spans hundreds of thousands of years. In this study, the Barcelona Basic Model, a representative model for the elastoplastic behavior of unsaturated soils, was modularized within the thermo-hydro-mechanical coupled numerical simulator, OGS-FLAC3D. Following the construction of the numerical code, we conducted validation through comparative analysis with case studies evaluating volumetric changes along the pathways of mean effective stress and suction variations. The numerical simulation results and validation case studies showed a good agreement. Based on the developed module, we expect to use the OGS-FLAC3D simulator in various research studies related to the behavior of buffer materials in disposal systems.

참고자료

· 없음