KR100840024B1 - 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 측정방법 - Google Patents

초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 측정방법 Download PDF

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Abstract

초음파 주사 검층 방법을 이용하여 암반 내에 존재하는 균열면의 거칠기 계수를 산출한다. 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법은, 시추공 내면에 초음파를 주사하여 상기 시추공의 내벽을 따른 초음파 스캔 데이터를 획득하는 초음파 주사 검층 방법에 있어서, 상기 획득된 초음파 스캔 데이터에 기초하여 상기 시추공 내에 존재하는 균열면의 거칠기를 나타내는 거칠기 특성 곡선을 추출한다. 그리고, 상기 거칠기 특성 곡선 상에서 상기 균열면의 거칠기 특성 값을 산출하고, 상기 거칠기 특성 값과의 상관관계를 이용하여 상기 균열면의 거칠기 계수를 산출한다. 따라서, 초음파 주사 검층 방법을 이용하여 획득한 초음파 스캔 데이터 상에서 암반 내에 존재하는 균열면의 거칠기 계수를 용이하고 정확하게 산출할 수 있다. 또한, 작업자의 경험이나 숙련도에 의존하지 않고 높은 신뢰도로 거칠기 계수를 산출하는 것이 가능하다.
초음파 주사 검층, 시추, 균열, 거칠기 계수

Description

초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 측정방법{Method of measuring joint surface roughness coefficient using acoustic scan image}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 주사 검층 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도;
도 2는 도1의 초음파 주사 검층 방법에서 균열면이 존재하는 암반의 일부를 도시한 사시도;
도 3은 도 2의 암반에서 균열면을 따라 절단한 하부 암반을 도시한 사시도;
도 4는 도 3에서 시추공과 균열면의 교선 궤적을 도시한 곡선;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 주사 검층을 통해 획득한 초음파 스캔 데이터의 일 예를 도시한 도면;
도 6은 도 5에서 균열면에 대한 거칠기가 없는 기준 정현 곡선을 도시한도면;
도 7은 상기 균열면의 거칠기를 설명하기 위한 도 5와 도 6을 중첩시킨 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 거칠기 계수와 Barton의 거칠기 표준곡선을 대응시킨 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 거칠기 계수를 검증하기 위한 균열면을 도시한 도면;
도 10은 도 9의 균열면으로부터 자료 추출방법에 따라 산출된 거칠기 계수 값을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 암반 11: 균열면
20: 시추코어 21: 시추코어 궤적
30: 시추공 31: 균열면 궤적
51: 프로브 53: 제어부
55: 물
본 발명은 암반 내에 존재하는 균열면의 거칠기를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 초음파 주사 검층을 통해 획득한 초음파 스캔 이미지를 이용하여 상기 균열면의 거칠기를 산출하는 방법에 관한 것이다.
검층(檢層)이란 지질 단면 또는 시추공에 대하여 조사를 할 때, 암석의 지질학적 내용과 물리적 성질을 기록하는 것을 말한다. 상기 검층 방법으로서는 초음파를 이용한 초음파 주사 검층(acoustic televiewer 또는 Borehole televiewer) 방법이 있다.
상기 초음파 주사 검층은 상기 시추공 내벽으로 초음파 빔을 주사하여 상기 시추공 내벽을 통해 노출된 암반에 대한 지질학적/물리적 특성에 대한 자료를 획득하는 검층 방법이다. 즉, 상기 초음파 주사 검층은 상기 시추공 내벽을 통해 노출된 암반 내에 분포하는 균열면의 주향 및 경사, 암반의 강도지수(RSI; Rock Strength Index), 균열면 간극의 크기, 균열면의 분포 상태 및 형태, 암반의 현장 응력장(In-Situ Stress Field), 시추공의 공극도(Hole Deviation) 등을 파악할 수 있다.
상세하게는, 상기 초음파 주사 검층은 상기 시추공의 중심에서 상기 시추공의 내벽을 향하여 직교방향으로 초음파 빔을 조사하고, 상기 시추공의 내벽에서 반사되는 초음파 빔의 진폭과 주시를 통해 상기 암반에 대한 정보들을 획득한다. 여기서, 상기 초음파의 특성상 상기 시추공 내에는 상기 초음파의 매질이 되는 물이 충진되어야 한다.
또한, 상기 초음파 주사 검층은 수직, 경사, 상향 및 수평 시추공 등 모든 방향의 시추공에 대한 검층이 가능한 장점이 있다.
한편, 암반 내에 존재하는 균열면은 지하수 유동의 주요 경로가 되며, 지하공간과 암반사면의 설계 또는 건설에 있어서 안정성 해석에 주요 인자가 된다. 그러나 상기 균열면은 다양한 크기와 거칠기 및 방향성을 갖고 있어서, 상기 균열면을 정확하게 측정하는 것이 곤란하다. 따라서, 상기 암반 내에 존재하는 균열면에 대해서 정확하게 측정할 수 있고, 정량적으로 측정이 가능한 측정방법의 개발이 요구된다.
종래에 상기 균열면의 거칠기 정도를 나타내는 거칠기 계수를 측정하기 위해 서는 시추코어를 이용하였다. 즉, 상기 시추공 내에서 시추코어를 추출하고, 상기 시추코어에 나타난 상기 균열면을 실내 또는 현장에서 분석하였다. 상기 균열면의 거칠기 계수를 측정하기 위해서는, 먼저 상기 시추코어의 균열면 상에서 임의의 일직선을 따라 상기 균열면을 스캔한다. 그리고, 상기 스캔 결과를 작업자가 직접 확인하고 상기 균열면의 거칠기를 결정하였다.
그러나, 종래의 거칠기 계수 측정 방법은, 상기 시추코어의 균열면 상에서 스캔하는 방향에 따라 거칠기의 크기가 크게 달라지는 문제점이 있다. 또한, 종래 거칠기 계수 측정 방법은 작업자가 상기 스캔 결과를 보고 결정하게 되므로, 작업자의 경험과 숙련도에 대한 의존성이 커서, 측정 결과의 정확성과 신뢰도가 작업자에 의해 큰 영향을 받는 문제점이 있다. 또한, 상기 시추코어를 현장 또는 실내에서 직접 확인하고 측정하여야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파 주사 검층 방법을 이용하여 균열면의 거칠기 계수를 정량적이고 정확하게 산출하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하고 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법은, 시추공 내면에 초음파를 주사하여 상기 시추공의 내벽을 따른 초음파 스캔 데이터를 획득하는 초음파 주사 검층 방법에 있어서, 상기 획득된 초음파 스캔 데이터에 기 초하여 상기 시추공 내에 존재하는 균열면의 거칠기를 나타내는 거칠기 특성 곡선을 추출한다. 그리고, 상기 거칠기 특성 곡선 상에서 상기 균열면의 거칠기 특성을 프랙탈차원 값으로 산출하고, 상기 거칠기 특성 프랙탈차원(fractal dimension) 값과 Barton의 표준곡선의 프랙탈차원 값과 거칠기 계수의 상관관계 그래프에 대비시켜 상기 균열면의 거칠기 계수(JRC: joint roughness coefficient)를 산출한다.
실시예에서, 상기 초음파 스캔 데이터는 상기 초음파를 상기 시추공의 내벽을 따라 360° 주사함으로써 획득된 데이터이다.
실시예에서, 상기 균열면의 거칠기 특성 곡선은 상기 초음파 스캔 데이터 상에 나타난 상기 균열면의 궤적일 수 있다.
실시예에서, 상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이에 대한 함수일 수 있다. 예를 들어, 상기 균열면의 거칠기 특성 값은, 상기 균열면의 거칠기 특성 곡선의 전체 길이를 구하고, 상기 거칠기 특성 곡선의 길이에 대한 함수를 이용하여 산출할 수 있다. 상세하게는, 상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선 길이에 대한 로그(log) 함수로서 나타낼 수 있다. 또는, 상기 거칠기 특성 값은 프랙탈 함수를 이용하여 구해지는 프랙탈 차원(fractal dimension)으로서 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이를 분할하는 분할자에 대한 로그 값이 균일한 간격으로 배치 또는 선형 증가하도록 상기 분할자를 선택할 수 있다.
실시예에서, 상기 거칠기 계수는 Barton의 표준곡선의 거칠기 계수JRC(joint roughness coefficient)이다.
그리고, 상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값의 함수로서 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값의 다항 함수로서 나타낼 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 균열면의 거칠기 계수 측정방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 주사 검층 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파 주사 검층(acoustic televiewer 또는 Borehole televiewer) 방법은 검층하고자 하는 암반(10)에 초음파를 시추공(30) 내벽에 주사하여 상기 시추공(30) 내벽으로부터 반사된 반사파의 진폭과 주시를 분석함으로써 상기 암반(10) 내의 균열면(11)의 크기, 경사방향 및 경사각, 암반 또는 암질의 변화, 암석의 역학상태를 규명하는 방법이다.
상기 초음파 주사 검층 방법에 대해 살펴보면, 상기 암반(10)에 시추공(30)을 형성한다. 도면에서는 편의상 수직 시추공(30)을 도시하였으나, 상기 시추공(30)은 수직 방향뿐만 아니라, 경사, 수평 또는 상향 등 모든 방향으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 시추공(30) 내에 초음파 주사를 위한 프로브(51)를 투입하고, 상기 프로브(51)를 통해 검출된 초음파를 이용하여 상기 암반(10)에 대한 정보들을 획득한다.
상기 프로브(51)는 상기 시추공(30)의 중심부에서 상기 시추공(30)의 내벽을 향하여 수직으로 초음파 빔을 조사하고, 상기 시추공(30) 내벽에서 반사되는 초음파 빔을 검출한다. 또한, 상기 프로브(51)가 상기 시추공(30) 내에서 상기 시추공(30)의 길이 방향을 따라 이동하면서 상기 시추공(30) 내벽에 대한 초음파 스캔 데이터를 획득한다.
그리고, 상기 초음파의 특성상 상기 시추공(30) 내에는 상기 초음파의 매질이 되는 물(55)이 충진된다. 일반적으로 상기 암반(10) 내에는 자연적인 지하수가 존재하므로 상기 시추공(30) 내에 채워진 지하수를 이용하여 상기 초음파 주사 검층을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 시추공(30) 내에 채워진 지하수의 수위가 낮거나, 지하수가 없는 경우에는 상기 시추공(30) 내에 인위적으로 물(55)을 채워야 한다.
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 물(55)이 상기 시추공(30)에서 유출되는 것을 방지하기 위한 팩커(packer)가 상기 시추공(30)의 입구에 구비될 수 있다. 또한, 상기 시추공(30) 내에 에어포켓이 형성되는 경우, 상기 에어포켓으로 인해 상기 초음파 주사 검층 결과에 영향을 미쳐 검층 결과의 정확성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 시추공(30) 내의 에어포켓을 제거하기 위한 에어포켓 제거수단(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 프로브(51)는 상기 시추공(30) 내벽으로부터 검출되는 정보를 처리하는 제어부(53)가 연결된다. 상기 제어부(53)는 상기 프로브(51)와 연결됨으로써 상기 프로브(51)의 동작을 제어하고, 상기 프로브(51)의 이동과, 상기 프로브(51)를 상기 시추공(30) 내로 투입 및 이탈시키는 역할을 한다.
도 2와 도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 초음파 주사 검층 방법을 설명하기 위한 균열면(11)이 포함된 암반(10)의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 시추공(30)과 균열면(11)이 교차하여 생기는 궤적(31)을 도시한 도면이고, 도 5는 상기 시추공(30) 내벽을 초음파로 스캔하여 획득한 스캔 데이터이다. 도 6은 상기 균열면(11)에 대한 거칠기가 없는 기준이 되는 정현 곡선과 상기 기준 정현 곡선 상에 일정 간격으로 분할자를 설정하여 배치한 상태를 도시한 도면이다. 도 7은 상기 균열면(11)의 거칠기를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5의 초음파 스캔 데이터 상에 상기 도 6의 기준 정현 곡선 및 분할자를 중첩시킨 상태를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 암반(10) 내에는 균열면(11)이 포함되어 있다. 상세하게는, 상기 암반(10) 내에는 소정 각도와 크기를 갖는 균열면(11)이 존재한다. 그리고, 상기 균열면(11)은 상기 시추공(30)과 소정의 각도로 교차된다. 상기 균열면(11)을 평면이라 가정했을 때, 상기 시추공(30)과 상기 균열면(11)이 교차되어 상기 시추공(30) 내에는 타원 형태의 교차 균열면(11)이 나타난다. 즉, 상기 시추공(30) 내벽을 따라 타원 형태의 균열면(11) 궤적(31)이 나타나게 된다.
상기 균열면(11)의 궤적(31)은 상기 시추공(30) 내벽을 평면으로 펼치면, 도 4에 도시한 바와 같이 정현 곡선(sin curve) 형태를 갖는다.
한편, 도면에서 도면부호 20은 시추코어(20)이고, 도면부호 21은 시추코어(20) 상에서 상기 균열면(11)의 시추코어 궤적(21)을 나타낸다.
여기서, 도 4의 정현 곡선은 상기 균열면(11)을 요철이 없는 매끈한 평면으로 가정했을 때, 상기 균열면(11)의 궤적(31)을 나타낸다.
그러나, 실제 균열면(11)은 도 3에 도시한 바와 같이 요철이 많은 표면 거칠기가 큰 면이다. 따라서, 실제 상기 균열면(11)의 궤적(31)은 도 5에서와 같이 거친 곡선 형태로 나타난다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 초음파 스캔 데이터를 상에서, 상기 균열면(11)의 궤적은 대략적인 정현 곡선 형태를 갖는다.
그러나, 상기 균열면(11)은 소정의 거칠기를 갖고 상기 암반(10) 내에 형성된 소정의 간극이다. 즉, 상기 초음파 스캔 데이터 상에서 상기 균열면(11)의 궤적(31)은 소정 두께를 갖는 대략적인 정현 곡선 형태로 나타난다. 특히, 상기 균열면(11)은 거친 표면을 가지므로 상기 균열면(11)의 궤적(31)은 불규칙적인 두께를 갖는다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 균열면(11)이 표면이 매끈한 거칠기가 없는 평면일 경우, 상기 균열면(11)의 궤적(31)은 이상적인 정현 곡선 형태를 갖는다. 여기서, 본 실시예에서는 도 6에 도시한 정현 곡선을 기준 정현 곡선이라 한다.
상기 균열면(11)의 거칠기 계수는 상기 균열면(11) 표면의 거친 정도를 정량적으로 나타낸 값이다. 상세하게는, 상기 균열면(11)의 표면 거칠기는 상기 기준 정현 곡선에 대해 상기 균열면(11) 궤적(31)의 편차로서 정의될 수 있다. 즉, 도 7 에 도시한 바와 같이, 상기 초음파 스캔 데이터 상에서 상기 균열면(11) 궤적(31) 상에 상기 기준 정현 곡선을 중첩시켰을 때, 상기 궤적(31)과 상기 기준 정현 곡선 사이의 편차로서 상기 균열면(11)의 표면 거칠기를 정할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 균열면(11)의 표면 거칠기를 Barton(1976)이 제안한 절리면 거칠기 계수(Joint Roughness Coefficient; JRC) 등급으로서 수치화한다. 참고적으로, Barton의 절리면 거칠기 계수는 암반(10) 내에 존재하는 균열면(11) 표면의 거칠기를 정량적으로 표현하는 대표적인 방법 중의 하나로 광범위하게 이용되고 있다. 또한, 상기 Barton의 거칠기 계수는, 도 8에 도시한 바와 같이, 각 등급별로 표면의 종단면도에 대한 표준곡선으로 표현될 수 있다.
이하에서는 상기 균열면(11) 표면의 거칠기 계수를 산출하는 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예에서는 상기 균열면(11)이 포함된 상기 시추공(30) 내벽에 대한 초음파 스캔 데이터 상에서 상기 균열면(11)의 거칠기 계수를 바로 산출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 균열면(11)의 거칠기 계수를 산출하기 위해서는 먼저, 상기 초음파 스캔 데이터 상에서 상기 균열면(11)을 대표할 수 있는 균열면(11) 거칠기 특성 곡선을 추출한다. 예를 들어, 상기 거칠기 특성 곡선은 상기 균열면(11)의 궤적(31)일 수 있다. 또는, 상기 거칠기 특성 곡선은 상기 균열면(11)의 궤적(31)과 상기 기준 정현 곡선 사이의 편차의 크기를 상기 균열면(11)의 각 위치에서 나타낸 것일 수 있을 것이다.
그리고, 상기 거칠기 특성 곡선 상에서 상기 균열면(11)의 거칠기를 나타내는 거칠기 특성 값을 산출한다. 특히, 상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이에 대한 함수이다.
상세하게는, 상기 거칠기 특성 값은 프랙탈 함수를 이용하여 상기 거칠기특성 곡선에 대한 프랙탈 차원 D(fractal dimension)로서, 하기의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
Figure 112007046404010-pat00001
여기서, 상기 D는 프랙탈 차원이다.
그리고, r은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이를 분할하기 위한 임의의 크기를 갖는 분할자이다. 특히, 상기 분할자 r은 로그 그래프 상에서 상기 분할자 r에 대한 로그값이 균등하게 분포할 수 있는 값을 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 분할자 r은 1, 2, 4, 8 또는 16mm … 와 같이 지수함수적으로 증가하는 자연수일 수 있다.
상기 N은 상기 거칠기 특성 곡선의 전체 길이를 상기 분할자 r로 분할한 값을 말한다.
상기 f는 상기 거칠기 곡선의 전체 길이를 상기 분할자 r로 나눈 나머지 잔여 길이를 말한다.
즉, 상기 수학식 1을 통해서 상기 거칠기 특성 곡선의 길이가 길어질 수록 상기 거칠기 특성 값 D가 커짐을 알 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 상기 Barton의 표준곡선에 대하여 다양한 분할자 r을 이용하여 산출된 상기 거칠기 특성 값을 도시하게 되면, 상기 거칠기 특성 값의 곡선 상에서 기울기가 바로 상기 프랙탈 차원 D가 된다.
그리고, 상기와 같이 구해진 상기 거칠기 특성 값 D를 이용하여 상기 균열면(11)의 거칠기 계수를 구한다.
본 실시예에서는 상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값 D의 함수로서 나타난다. 특히, 상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값 D의 다항함수로서 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 거칠기 계수 JRC에 대한 식은 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007046404010-pat00002
여기서, α, β, γ, δ는 정수로서, 예를 들어, 실험을 통해 구한 계수일수 있다. 그리고, 상기 JRC는 상기 균열면(11)에 대한 거칠기 계수로서, Barton의 표준 거칠기 계수이다. 그리고, 상기 D는 상기 수학식 1에 의해 구한 프랙탈 차원이다.
상기 거칠기 계수 JRC를 산출하기 위한 상기 수학식 2에서 실험에 의해 상기 계수들을 결정하면 다음과 같다.
Figure 112007046404010-pat00003
상술한 방법을 통해 상기 균열면(11)의 거칠기 계수 JRC를 도 8에 도시하였다. 그리고, Barton의 표준 거칠기 계수 등급과 대비하였다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 Barton의 표준 거칠기 계수와 본 발명에 따라 산출된 거칠기 계수가 전체적으로 잘 대응됨을 알 수 있다.
도 9와 도 10은 본 발명에 따른 거칠기 계수 산출방법의 정확성을 검증하기 위한 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 시추공(30)과 상기 균열면(11)의 교차면 또는 상기 시추공(30) 내벽으로부터 추출한 타원형의 상기 균열면(11) 궤적을 추출한다. 그리고, 상기 균열면(11) 궤적(31) 상에서 균일한 간격(예를 들어, 10°간격)으로 상기 궤적(31)의 반타원 길이에 해당하는 거칠기 계수 JRC를 각각 산출한다.
구체적으로, 상기 타원형의 궤적(31) 상에서 임의의 일 지점을 기준으로 서로 반대편의 반타원을 따라, 각 지점별로 서로 반대편 지점에 대한 상기 거칠기 계수 JRC를 상기 수학식 1과 상기 수학식 2를 이용하여 각각 산출한다. 그리고, 전체 타원형 궤적(31)을 따라 상기 균열면(11)의 거칠기 계수 JRC를 상술한 방법에 따라 산출한다.
그리고, 상술한 바와 같이 산출된 거칠기 계수 JRC를 도 10에 도시하였다. 도 10을 참조하면, 상기 반타원 궤적에 대한 거칠기 계수 JRC 값(도 10에서 left half circle와 right half circle)은 180°를 기준으로 서로 반전되는 경향성을 보인다. 그러나, 상기 전체 타원 궤적에 대한 거칠기 계수 JRC 값(도 10에서 full circle)은 상기 두 반타원에 대한 거칠기 계수 JRC 값의 평균값이 됨을 알 수 있다. 또한, 상기 전체 타원에 대한 거칠기 계수 JRC 값은 상기 균열면(11)에 대한 임의의 방향을 따라 직선 스캔을 통해 산출된 거칠기 계수 JRC들의 전체 평균에 근접하였다.
본 실시예에 의하면, 분석하고자 하는 균열면(11)에 대한 거칠기 계수 JRC를 상기 시추공(30)에 대한 초음파 스캔 데이터 상에서 바로 구할 수 있다. 또한, 상기 초음파 스캔 데이터는 수치화되어 획득될 뿐만 아니라, 도면에 도시한 바와 같이 이미지로서 표현되므로 상기 균열면(11)의 식별이 용이하며, 상기 균열면(11)에 대한 거칠기 계수 JRC를 신속하고 정확하게 산출할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 시추공(30) 내벽을 초음파로 스캔한 스캔 데이터 상에서 상기 균열면(11)의 거칠기 계수를 산출하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 균열면(11)의 거칠기 계수는 상기 시추공(30)에서 추출된 코어(20) 상에 나타난 균열면(30)을 스캔한 데이터 상에서 산출하는 실시예도 가능할 것이다.
본 발명에 따르면, 첫째, 초음파 주사 검층을 이용하여 획득된 초음파 스캔 데이터 상에서 균열면의 거칠기 계수를 정량적으로 측정할 수 있다. 또한, 상기 균열면 거칠기 계수의 산출 과정 및 산출된 거칠기 계수의 정확성과 신뢰도를 향상시 킬 수 있다.
둘째, 시추코어를 이용하지 않고 균열면의 거칠기 계수를 산출 가능하여, 시추코어를 추출하고 상기 시추코어를 처리하고 분석하는 데 필요한 번거로움을 없앨 수 있다.
또한, 암반에 대한 대규모의 자료 처리가 가능하여, 상기 자료를 처리하는 데 소모되는 시간을 절감하고, 상기 암반을 검층하는 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 시추공 내면에 초음파를 주사하여 상기 시추공의 내면을 따른 초음파 스캔 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 초음파 스캔 데이터에 기초하여 상기 시추공 내에 존재하는 균열면의 거칠기를 나타내는 거칠기 특성 곡선을 추출하는 단계;
    상기 거칠기 특성 곡선 상에서 상기 균열면의 거칠기 특성 값을 산출하는 단계; 및
    상기 거칠기 특성 값과의 상관관계를 이용하여 상기 균열면의 거칠기 계수를 산출하는 단계;
    를 수행하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균열면의 거칠기 특성 곡선은 상기 초음파 스캔 데이터 상에 나타난 상기 균열면의 궤적인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이에 대한 함수인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 균열면의 거칠기 특성 값은;
    상기 균열면의 거칠기 특성 곡선의 전체 길이를 구하고, 상기 거칠기 특성 곡선의 길이에 대한 함수를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선 길이에 대한 로그(log) 함수인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 거칠기 특성 값은 프랙탈 함수를 이용하여 구해지는 프랙탈 차원(fractal dimension)인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거칠기 특성 값은 상기 거칠기 특성 곡선의 길이를 분할하는 분할자에 대한 로그 값이 균일하도록 상기 분할자를 선택하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 거칠기 계수는 Barton의 표준곡선에 대한 거칠기 계수JRC(joint roughness coefficient)인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값의 함수인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 거칠기 계수는 상기 거칠기 특성 값의 다항 함수인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 스캔 데이터는 초음파를 상기 시추공 벽면을 따라 360° 주사하여 획득된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 균열면의 거칠기 계수 산출방법.
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