Abstract

A computer program to numerically predict the permeability tensor of fractured rocks is developed using information on discontinuities which Borehole Televiewer and Borehole Image Processing System (BIPS) provide. It uses orientation and thickness of a large number of discontinuities as input data, and calculates relative values of the 9 elements consisting of the permeability tensor by the formulation based on the EPM model, which regards a fractured rock as a homogeneous, anisotropic porous medium. In order to assess feasibility of the program on field sites, the numerically calculated tensor was obtained using BIPS logs and compared to the results of pumping test conducted in the boreholes of the study area. The degree of horizontal anisotropy and the direction of maximum horizontal permeability are 2.8 and $N77^{\circ}CE$, respectively, determined from the pumping test data, while 3.0 and $N63^{\circ}CE$ from the numerical analysis by the developed program. Disagreement between two analyses, especially for the principal direction of anisotropy, seems to be caused by problems in analyzing the pumping test data, in applicability of the EPM model and the cubic law, and in simplified relationship between the crack size and aperture. Aside from these problems, consideration of hydraulic parameters characterizing roughness of cracks and infilling materials seems to be required to improve feasibility of the proposed program. Three-dimensional assessment of its feasibility on field sites can be accomplished by conducting a series of cross-hole packer tests consisting of an injecting well and a monitoring well at close distance.

시추공 텔리뷰어 및 BIPS의 공내 검층자료를 이용하여 파쇄매질이 나타내는 투수율텐서를 수치적으로 계산하는 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 검층자료의 분석을 통해 제공되는 불연속면의 방향과 두께등의 기하학적인 정보를 입력자료로 사용하며, EPM 모델에 근거한 관계식을 적용하여 투수율텐서를 구성하는 9개 성분의 상대적인 값을 계산한다. 거제시 일운면에 위치하는 연구지역 시추공을 대상으로 수리간섭 시험을 실시하여 암반의 이방성을 추정하였으며 BIPS 검층자료로부터 프로그램에 의하여 산정된 이론값과 비교, 분석하여 프로그램의 현장 적용성을 평가하였다. 수리간섭시험을 통하여 추정한 연구지역 암반의 수평적인 이방성비와 주축방향은 2.8 및 $N77^{\circ}CE$인 반면, 프로그램을 적용하여 산정한 값은 3.0 및 $N63^{\circ}CE$로 나타냈다. 두 결과가 불일치한 이유로는 수리간섭시험 해석결과의 신뢰성, EPM모델 및 3승법칙의 현장 적용성, 프로그램에서 가정한 단열의 크기-두께 관계식의 단순화 등의 문제점을 들 수 있다. 개발된 프로그램은 투수율텐서를 계산하는 초기모델로서 단열면의 거칠기, 충전물질의 충전정도 및 수리특성을 반영하는 수리인자의 적용을 통한 개선이 요구되며, 암반의 투수성이 양호하며 시추공 간의 거리가 가까운 연구지역에서 시추공간 수압시험을 실시할 때 3차원의 현장적용성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

Keywords

• groundwater flow;
• permeability tensor;
• anisotropy;
• Borehole Televiewer;
• BIPS

• 지하수 유동;
• 투수율텐서;
• 이방성;
• 시추공 텔리뷰어;