절리암반터널에 설치한 록볼트의 최적긴장력
Optimal Pre-stress for Rockbolts for the Tunnel in Jointed Rocks
초록/요약
절리가 규칙적으로 발달된 암반에 굴착한 터널의 거동은 절리상태와 측압계수의 영향을 크게 받으며, 이러한 경우에 지반과 지보재 간의 상호거동은 아직 충분히 규명되어 있지 않기 때문에 현재의 지보설계는 주로 경험에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구는 절리가 발달된 암반에 굴착한 터널에서 절리의 영향에 의해 숏크리트 지보재에 응력이 집중되는 것을 막고자 록볼트를 설치하고 긴장력을 가할 경우에 록볼트의 최적긴장력을 규명하고자 수행하였다. 이를 위하여 절리각도(0°, 30°, 60°, 90°)와 측압계수(Ko=0.25~2.0)를 변화시켜가며 1/6 축척으로 원형터널의 1/4 단면(직경 2.26m, 두께 6mm)으로 대형터널모형시험을 실시하였다. 모형지반(폭×높이×길이 3.3m×3m×0.45m)은 2축재하시험장치에서 콘크리트 블록을 이용하여 조성하였으며, 록볼트(길이 700mm, 직경 12mm)는 선단정착방식으로 지반에 설치하였다. 숏크리트는 상사율을 적용하여 두께(6mm)를 결정하여 설치하였다. 절리각도를 달리하면서 측압조건을 변화시켜 숏크리트 축응력과 내공변위 및 록볼트 긴장력에 따른 숏크리트 축응력의 변화를 측정하였다. 연구 결과 숏크리트 축응력이 크게 나타나는 지점에 있는 록볼트의 긴장력을 크게 가하는 것이 숏크리트 축응력을 균등하게 하는데 효과적이었으며 절리각도가 같은 경우에 측압계수를 변화시켜도 록볼트의 축력분포는 유사하게 나타났다.
more초록/요약
The behavior of the tunnel constructed in regularly jointed rocks is depended on the joint dip and the lateral stress coefficient. But the tunnels in such a case are designed by experience because the interaction between ground and supports are not well known yet. Optimal pre-stress for rock bolts in the tunnel in jointed rocks to avoid the concentration of the axial stress in shotcrete under various ground conditions was experimentally studied. Large scale model tests were performed in the model ground which was 3.3 m-width, 3.0m-height, and 0.45m-length. Joint dip of the model ground was 0, 30, 60, 90 degrees and the lateral stress coefficient was varied(Ko=0.25~2.0). The model ground was built by using the hexahedral concrete blocks in the biaxial load test facility. Tunnel was constructed in a quarter section of circular tunnel with 2.26m diameter, Shotcrete liner was simulated by steel in 6mm thickness and end bearing type rock bolts with 0.7 m-length were built systematically in the ground. Axial stress of the liner, displacement of shotcrete and axial force of rock bolts were measured. As results of this study, the concentration of axial stress in the shotcrete liner could be minimized by prestressing the rock bolts. And it is most effective independent on the lateral stress coefficient if the rock bolts are prestressed at the points where shotcrete axial stress is concentrated. Distribution of the optimal prestress for rock bolts is little affected by lateral coefficient of the stress.
more목차
제 1 장 서론 = 1
1.1 연구배경 = 1
1.2 연구내용 = 2
제 2 장 이론적 배경 = 3
2.1 터널의 지보설계 = 3
2.2 록볼트 = 6
2.2.1 록볼트의 작용효과 = 6
2.2.2 록볼트의 종류에 따른 거동특성 = 7
제 3 장 실대형 시험 = 13
3.1 개요 = 13
3.2 모형시험조건 = 14
3.2.1 모형지반 = 14
3.2.2 숏크리트 = 15
3.2.3 록볼트 = 17
3.2.4 재하장치 = 17
3.2.5 경계조건 = 18
3.3 시험변수 = 20
3.4 계측 = 22
3.4.1 계측기기 = 22
3.4.2 계측지점 = 24
3.5 시험방법 = 24
3.5.1 지반조성 및 록볼트 설치 = 24
3.5.2 하중재하 = 25
제 4 장 시험결과 = 28
4.1 절리각도와 측압변화에 따른 터널의 거동 = 28
4.1.1 절리각도와 측압조건에 따른 숏크리트 축응력 = 28
4.1.2 절리각도와 측압변화에 따른 숏크리트 내공변위 = 29
4.1.3 록볼트를 설치하였을 때의 숏크리트 축응력과 내공변위 = 30
4.2 록볼트의 최적긴장력 = 35
4.2.1 절리각도 0° = 35
4.2.2 절리각도 30° = 37
4.2.3 절리각도 60° = 38
4.2.4 절리각도 90° = 39
4.2.5 록볼트의 최적긴장력 = 41
제 5 장 결론 = 44
참고 문헌 = 46
Abstract = 48
