암반절리경사에 따른 록볼트의 터널굴착면 보강효과
Reinforcing Effect on Tunnel in Rock by Rockbolts depending on joint dip
초록/요약
지난 수 십년간 우리나라는 경제적으로 눈부신 발전을 거듭하였다. 이에 전 국토의 2/3를 차지하는 산악지대를 개발하게 되었으며, 도심지에 집중되는 산업을 효과적으로 운영하기 위하여 지하공간의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 지하공간중에서도 가장 널리 사용되는 것이 터널이다. 터널을 개발함에 있어 초기부터 여러 가지 공법이 검토되고 발전되어 왔으나, 현재에 우리나라에서 가장 널리 이용되는 공법은 NATM이다. NATM공법의 이론적인 바탕은 지반과 지보재의 상호보완적 거동이다. 이를 충족시키기 위해서는 지반과 지보재의 거동에 대한 규명이 반드시 필요하다. 지반에 대한 특성은 조사기술이 발달하고 지반조사비가 증대되어서 설계에 적극 반영되고 있으나, 지보재에 대한 설계와 시공은 적용 가능한 연구실적이 매우 부족하여 현장 기술자의 경험에 의존하는 경향이 있다. 본 연구에서는 절리가 발달한 지반에 터널을 굴착할 때에 터널굴착면에 대하여 록볼트의 보강효과에 대하여 검토하고, 적절한 지보재의 시공방법을 제시하고자 하였다. 이에 현장에서 나타날 수 있는 다양한 지반상태(절리각도, 측압조건)을 대상으로 록볼트의 배치형태, 록볼트의 길이를 변화시켜 다양한 조건에서 지반과 지보재의 거동을 검토하였다. 더 나아가 록볼트의 축력을 조절하므로써 터널굴착면에 가해지는 축응력을 감소시키는 연구를 수행하였다. 실험결과 록볼트의 설치에 따른 보강효과는 충분히 조밀하게 설치된 경우와 록볼트의 길이가 길 경우에 보강효과가 뛰어났으며, 특히 천단부와 어깨부에서 보강효과가 크게 나타났다. 또한 록볼트의 축력을 조절할 때에는 상대적으로 긴 록볼트를 먼 간격으로 설치하는 것보다 짧은 록볼트를 조밀하게 설치하는 것이 터널굴착면의 안정성 확보에 유리하게 나타났다.
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<목 차>
1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 및 방법 2
2. 이론적 배경 4
2.1 절리에 따른 지반거동 4
2.2 록볼트 7
2.2.1 록볼트의 종류 7
2.2.2 록볼트의 작용효과 9
2.2.3 록볼트의 거동 11
2.2.4 록볼트의 배치와 길이 15
3. 실대형 실험 18
3.1 실험목적 18
3.2 실험개요 19
3.2.1 모형지반 19
3.2.2 모형지반의 물리적․역학적 성질 19
3.2.3 상사율 적용 22
3.2.4 실험장치의 제원 및 구성 23
3.2.5 경계조건 24
3.3 실험변수 25
3.4 실험조건 28
3.5 계측 28
3.6 실험방법 29
3.6.1 모형 숏크리트와 록볼트 제작 및 설치 29
3.6.2 지반조성 및 록볼트 설치 31
3.6.3 계측기 설치 32
3.6.4 실험수행 33
4. 실험결과 36
4.1 결과 검토사항 37
4.2 실험결과 및 분석 38
4.2.1 록볼트 미 설치시 지반조건에 따른 지보거동 38
4.2.2 록볼트의 배치형태(case)와 길이에 따른 보강효과 43
4.2.3 록볼트 축력조절에 따른 숏크리트 응력변화 46
4.2.4 축력조절에 따른 숏크리트 응력감소효과에 대한 고찰 64
5. 결 론 69
참고문헌 71
Abstract 73
부 록 74
1. 보강효과 74
2. 축력조절시 지중변위 변화량 78
