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Failures of underground LNG storage could occur due to thermal stresses generating cracks in the rock masses and thermal cracks contributed to induce gas leakage and to increase heat flux between LNG and the rock masses. So it is very important to figure out the fracture mechanisms for rock masses under very low temperature conditions. The Particle Flow Code was selected, because it was applied successfully for brittle failure models. This study took extremely simplified geometries and aimed to investigate the effect of different physical conditions such as jointing, in-situ stresses, and frozen heaving pressures on the formation of new cracks and the development of tensile stresses caused by the rock shrinkage during cooling. On the basis of the results from thermo-mechanical modeling using a PFC2D code, it is certain that the presence of joints and frozen heaving pressure had a pronounced effect on the formation of new cracks in the rock mass. The results found in this study are not entirely comparable with those obtained from in-situ experiments due to complicated geological and ground water conditions. However, using PFC2D models it could be possible to estimate the mechanisms of fracture in a rock mass under very low temperature.
일반적으로 지하 LNG 저장공동은 암반내 온도저하로 발생되는 냉열 응력과 저장물의 누출 및 암반과 LNG 간의 열유동을 증가시키는 냉열 균열로 인하여 저장성능이 저하된다. 따라서 저온 암반의 파괴 메커니즘을 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 AECL’s Mine-by test tunnel에서 관찰된 취성파괴의 모델링에 성공적으로 적용된 PFC 해석코드가 사용되었다. 이를 위하여 단순한 형태의 해석모델을 가지고 절리, 현장응력 및 동결팽창압 등이 새로운 균열의 생성 및 암석 수축으로 인한 인장응력의 발달에 미치는 영향을 조사하였다. PFC2D 코드를 이용한 열-역학 해석결과, 절리 및 동결팽창압의 존재는 암반에 새로운 균열의 생성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 물론 이런 결과는 복잡한 지질 및 지하수 조건을 가지는 현지암반에서 얻어지는 결과에 완전히 부합되지는 않겠지만, 본 연구에서 제시된 바와 같이 PFC2D를 이용하여 냉열로 인한 암반의 파괴해석을 모사하는 것은 의미가 있는 것으로 판단된다.
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- Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
- Publisher(Ko) :한국자원공학회
- Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
- Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
- Volume : 42
- No :4
- Pages :378-392
Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
