10월 28일(금)․구조지질학/지질공학A/응용지질학
30 2005 대한지질학회 추계학술발표회 초록집
AE와 DRA 시험을 이용한 in situ stress 측정
장선영
*․장보안 ․장현식 강원대학교 지구물리학과, [email protected]
AE(Acoustic Emission )는 재료의 손상에 의한 갑작스런 변형 시 방출되는 에너지에 의한 탄성파로서 암석에서는 입자의 전위, 입자 경계부의 활동, 미세균열의 발생 및 전파 등에 의해 생성된다. 일반적으로 암석에 가해졌던 응력이 제거된 후 다시 가해지면 이 암석은 이전에 받 았던 응력 수준에서부터 AE가 발생하기 시작하고 이러한 현상을 Kaiser effect라 한다. DRA (Deformation Rate Analysis)는 시료에 두 번 이상의 반복 하중을 가한 후 얻은 축방향 변형률 과 응력과의 관계를 나타내는 변형률차함수로 정의되며, 변형률차함수는 암석이 이전에 받았 던 응력에서 변곡점을 가지는 것으로 알려져 있다. Kaiser effect와 변형률차함수는 암석이 이 전에 받았던 응력 수준을 기억하고 있으므로, 실험실 내에서 AE와 DRA 시험을 통한 in situ stress를 측정하려는 시도가 많이 이루어졌으며 현재까지도 연구가 진행 중인 상태이다.
이 연구에서는 심도 400m까지 시추된 2개의 시추공에서 화강암 시료를 채취하여 AE 및 DRA에 의한 in situ stress의 측정 가능성을 연구하였다. 2개의 시추공은 시추되어진지 각각 4 년 및 2년이 경과하여, 시험에 앞서 지연시간이 AE 와 DRA를 이용한 선행응력 측정에 미치 는 영향을 살펴보았다. 먼저 4개의 시료에 22.5MPa의 응력을 1분간 가한 후 응력을 제거하는 과정을 10회 반복하여 시료에 선행응력을 각인 시킨 후 1주일, 2주일, 4주일, 8주일 후에 AE와 DRA 측정을 실시하였다. 지연시간이 길어져도 선행응력과 거의 일치하는 지점을 인식할 수 있었고, 8주일이 경과한 시료라 할지라도 AE에서는 약 11.6%, DRA에서는 14.5%의 오차 내 에서 선행응력을 결정할 수 있었다.
심도 50m부터 400m까지 약 50m 간격으로 채취된 32개의 시료에 대하여 AE 및 DRA 시험 을 실시하여 선행 응력을 측정하였다. 대다수 시료에서 상재하중(over-burden pressure)과 거 의 일치하는 선행응력이 측정되었으나 공통적으로 50m 구간에서는 상재하중보다 약 30% 이 상의 낮은 선행응력을 나타냈고, 100m와 300m 구간에서는 상재하중보다 약 10% 이상의 높 은 선행응력을 나타났다. 그 원인은 앞으로 더 연구 되어져야 할 것으로 사료된다. 일반적으로 AE가 DRA보다 더욱 선명하게 선행하중을 나타내고 있으며, AE 시험에서 이용되는 parame- ter 중에서 count, energy, duration이 amplitude와 rise-time보다 선행응력을 더욱 선명하게 나 타내준다.
2-11 구두
