• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.154-163
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• 2009

The groutability depends on the properties of the grout, its injection processes, and on the mechanical properties of the soil formation. During the process of pouring cement-based grouting into a porous medium, a variation with time occurs in the viscosity of grout suspension. In addition the particle filtration phenomenon will limit the expansion of the grouted zone because cement particles are progressively stagnant within the soil matrix. In this paper, a closed-form solution was derived by implementing the mass balance equations and the generalized phenomenological filtration law, which can be used to evaluate the deposition of cement-based grout in the soil matrix. The closed-form solution relevant to a particular spherical flow was modified by a step-wise numerical calculation, considering the variable viscosity caused by a chemical reaction, and the decrease in porosity resulting from grout particle deposition in the soil pores. A series of pilot-scale chamber injection tests was performed to verify that the developed step-wise numerical calculation is able to evaluate the injectable volume of grout and the deposition of grout particles. The results of the chamber injection tests concurred well with that of the step-wise numerical calculation. Based on the filtration phenomenon, a new groutability criterion of cement-based grout in a porous medium was proposed, which might facilitate a new insight in the design of the grouting process.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권9호
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• pp.23-34
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• 2017

도심지 지하공간 개발을 위해서는 안정성 확보를 위해 암반 또는 암주의 미세균열까지도 보강해야 한다. 본 논문에서는 그라우팅 재료의 점도 및 입경, 주입압력, 균열 폭 등을 고려한 미세균열 그라우팅의 주입성능에 대한 연구를 수행하였다. 미세균열 보강에 사용되는 대표적인 그라우팅 재료는 용액형인 약액형 그라우팅 재료와 현탁액형인 시멘트계 그라우팅 재료가 있다. 약액형 그라우팅 재료와 시멘트계 그라우팅 재료의 주입성능은 공통적으로 점도에 영향을 받으며, 시멘트계 그라우팅 재료의 주입성능은 추가적으로 주입 재료의 입경에 영향을 받는다. 실내실험을 통해 점도를 역계산하여 재료별로 적합한 점도 측정 방법을 제시하였고, 균열 폭과 재료의 입경 간의 관계를 이용한 groutability ratio로 시멘트계 그라우팅 재료의 그라우팅 가능여부를 평가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.29-38
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• 2013

G-class 시멘트는 지열발전소 가동 시에 지열정에서 고온의 지열수나 증기를 심부에서 지표면까지 이동시키는 케이싱을 보호하는 시멘팅 재료로서 이용된다. 지열정을 통한 원활한 지열발전을 위해서는 시멘팅 재료의 물리적 특성들이 만족되어야 한다. 본 연구에서는 G-class 시멘트를 지열정 시멘팅 재료로서의 중요한 물리적 특성인 유동성, 일축압축강도, 열전도도, free fluid 함유율(Free fluid content) 등을 평가하기 위해, 다양한 물/시멘트 비 조건에서 실내실험을 수행하였다. G-class 시멘트에 대한 물리적 특성 평가를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) G-class 시멘트의 유동성은 소량의 응고지연제(retarder)를 첨가하여 증가 시킬 수 있다. (2) 유동성 확보를 위해 물/시멘트 비를 높일 경우, 일축압축강도가 감소하여 지열정의 구조적 문제를 야기할 수 있다. (3) G-class 시멘트의 열전도도는 지열정 가동 시에 지열정에서 외부 지반으로의 열손실이 거의 없을 정도로 낮게 평가되었다. (4) G-class 시멘트를 시멘팅 재료로 이용할 경우, 블리딩(bleeding) 가능성은 매우 낮은 것으로 판단된다. (5) 페놀프탈레인 지시약은 지열정 시공시 지표면에서 시추용 이수와 G-class 시멘트를 구분하기 위해 적합할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.267-278
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• 2010

To improve the grout penetration characteristics, vibration method was adopted in this study. The grout material perturbed by cyclic vibration is injected into the ground. By applying the vibrating flow system, cement particles will become less adhesive and the clogging tendency will be decreased. A series of pilot-scale chamber tests were performed to verify the enhancement of the groutability by applying the vibratory grout injection; assessment on change of the lumped parameter $\theta$ which represents a barometer of clogging phenomenon was made. Moreover, the effect of vibratory grout injection through the joint was also investigated using artificially made rock joints. Experimental results as well as analytical results show that the grout penetration depth can be substantially improved by vibration grouting. Moreover, it was found that enhancement of the permeation grouting due to vibratory injection is more dominant at low grouting pressure of less than 400kPa.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.37-47
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• 2010

그라우트재의 침투 특성을 개선하기 위하여 진동 주입을 적용하였다. 진동주입공법은 진동하는 주입압을 부가하여 주입하는 그라우팅 기술로서 이를 적용할 경우, 그라우트재의 점성과 그라우트재 입자의 흡착 현상이 감소하게 된다. 본 연구에서는 진동 주입에 의한 그라우트재의 침투 특성 개선을 검증하기 위하여 모형 주입 실험을 수행하였다. 실험 결과로부터 흡착 현상을 평가하는 계수인 $\theta$ 를 산정하여 침투 특성 개선 정도를 제시하였다. 또한 인공 절리면에 대한 주입 실험을 수행하였다. 모형 실험 및 인공절리면의 실험 결과와 이론적인 해석 결과를 통해 진동 주입 시 그라우트재의 침투능이 증가됨을 검증하였으며, 특히 400kPa 이하의 저압으로 주입하였을 때 진동 주입의 효과가 최대로 나타남을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권1호
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• pp.59-69
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• 2019

Grout injection is mainly used for permeability reduction and/or improvement of the ground by injecting grout material into pores, cracks, and joints in the ground. The oscillatory grout injection method was developed to enhance the grout penetration. In order to verify the level of enhancement of the grout, field grout injection tests, both static and oscillatory tests, were performed at three job sites. The enhancement in the permeability reduction and ground improvement effect was verified by performing a core boring, borehole image processing analysis, phenolphthalein test, scanning electron microscopy analysis, variable heat test, Lugeon test, standard penetration test, and an elastic wave test. The oscillatory grout injection increased the joint filling rate by 80% more and decreased the permeability coefficient by 33-68%, more compared to the static grout injection method. The constrained modulus of the jointed rock mass was increased by 50% more with oscillatory grout injection compared to the static grout injection, indicating that the oscillatory injection was more effective in enhancing the stiffness of the rock mass.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.773-786
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• 2018

본 연구에서는 강관다단공법에 사용되는 씰링재의 점도특성에 대한 연구를 수행하였다. 씰링재는 차수 및 공벽 안정성 확보 기능과 더불어 후속공정인 그라우트재 주입 시 주입이 원활히 될 수 있도록 최소한의 강도를 보유하여야 한다. 교반조건에 따른 씰링재의 특성을 점도를 통하여 간접적으로 파악하였다. 초기 물과 벤토나이트의 사전 교반 특성에 따라 점도의 급격한 증가 시점이 상이하게 나타났다. 사전교반 시간이 길수록 벤토나이트가 팽윤 할 기회가 많아지므로 상대적으로 짧은 시간에 점도의 급격한 증가 현상이 나타났다. 또한 급격한 점도 증가 이전 단계에서는 물/시멘트/벤토나이트 혼합물이 틱소트로피 거동을 보이다가 점도 증가 이후부터는 레오펙시 거동을 보인다. 또한 사전 교반 시간은 혼합물이 재료분리 거동에도 영향을 미침이 확인이 되었다. 따라서 본 연구결과를 바탕으로 씰링재의 요구성능 및 배합절차에 대해서 추가 논의가 필요하며, 향후 시멘트와 벤트나이트의 상호작용에 대해 심도 깊은 연구를 통하여 현장에서 적용 가능한 가이드 도출이 필요하다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권4호
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• pp.357-369
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• 2020

Different from the conventional planar fracture and simplified Newton model, for power-law slurries with a lower water-cement ratio commonly used in grouting engineering, flow model in geological rough fractures is built based on ten standard profiles from Barton (1977) in this study. The numerical algorithm is validated by experimental results. The flow mechanism, grout superiority, and water plugging of pseudo plastic slurry are revealed. The representations of hydraulic grouting properties for JRCs are obtained. The results show that effective plugging is based on the mechanical mechanisms of the fluctuant structural surface and higher viscosity at the middle of the fissure. The formulas of grouting parameters are always variable with the roughness and shear movement, which play a key role in grouting. The roughness can only be neglected after reaching a threshold. Grouting pressure increases with increasing roughness and has variable responses for different apertures within standard profiles. The whole process can be divided into three stationary zones and three transition zones, and there is a mutation region (10 < JRCs < 14) in smaller geological fractures. The fitting equations of different JRCs are obtained of power-law models satisfying the condition of -2 < coefficient < 0. The effects of small apertures and moderate to larger roughness (JRCs > 10.8) on the permeability of surfaces cannot be underestimated. The determination of grouting parameters depends on the slurry groutability in terms of its weakest link with discontinuous streamlines. For grouting water plugging, the water-cement ratio, grouting pressure and grouting additives should be determined by combining the flow conditions and the apparent widths of the main fracture and rough surface. This study provides a calculation method of grouting parameters for variable cement-based slurries. And the findings can help for better understanding of fluid flow and diffusion in geological fractures.

• 지질공학
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• 제33권2호
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• pp.307-322
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• 2023

대형 댐 및 대심도 지하공간 개발에서 많이 시행되는 암반 그라우팅은 기초지반의 누수를 방지하여 안정성을 향상시키고 추가적인 재해를 방지하기 위해 사용되는 중요한 공종 중 하나이다. 대부분의 암반 그라우팅은 수리지질 및 암반공학적 지수들(RQD, Q-value, GSI, Js, Ap, Lu, SPI, and K)에 의해 영향을 받는다. 따라서, 안전하고 적절한 그라우팅 설계 및 시공을 위해서는 지질학자들의 정확한 기초 암반의 분석과 적절한 그라우팅 계획 수립이 필요하다. 해외의 경우 기초 암반의 수리지질 및 암반공학적 특성 분석과 그라우트 주입량(grout take, GT) 예측에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 주로 댐의 기초지반 분야에서 많은 연구가 수행되었다. 하지만, 국내의 경우 그라우트 주입재료 및 시공관리 기법에 대한 연구는 많이 수행되었으나 암반의 수리지질 및 암반공학적 특성을 고려한 암반 그라우팅 공법에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 리뷰에서는 암반 그라우팅 계획시 중요한 수리지질 및 암반공학적 지수들(RQD, Q-value, GSI, Js, Ap, Lu, SPI, and K)과 그라우트 주입량의 상관성 분석을 진행한 해외 연구 사례를 파악하고 국내의 암반 그라우팅 관련 연구의 발전방향을 제시하였다.