비점착 지반에 굴착한 터널에서 시스템 볼팅의 보강효과
Supporting Effects of System Bolting at the Tunnel in Cohesionless Ground
초록/요약
비점착 지반에 터널을 굴착할 때에는 숏크리트를 두껍게 하기보다는 규칙적인 볼트(system bolting)를 설치하는 것이 효과적인 것으로 알려져 있다. 이러한 지반에서 볼트는 지반을 접선방향과 반경방향으로도 조여 주는 역할을 하며 반경방향 압축력이 커지면 볼트에 의해 원지반에 추가응력이 발생되어서 인공적인 압력대가 형성되고, 조여진 영역에서 힘이 평형을 이룬다. 비점착 지반에서 시스템 볼팅을 적용하여 다수의 터널이 시공되어 왔지만, 이러한 볼트의 보강효과에 관한 이론개발이나 연구는 아직 많지 않다. 본 연구에서는 비점착 지반에서 시스템 볼팅의 보강효과를 시험적으로 관찰하였다. 모형지반은 주문진 자연사를 사용하여 조성하였다. 볼트의 형식과 길이 및 지반의 토피고에 따라 지반 굴착 후 발생하는 숏크리트의 처짐 변위를 측정하였다. 연구결과 시스템 볼트로 보강된 숏크리트의 처짐은 토피고에 상관없이 무보강 시에 비하여 감소하였다. 볼트의 길이가 증가할수록 처짐량이 점점 감소하였으며, 전면접착형 볼트로 보강된 지반의 처짐량이 선단정착형 볼트로 보강된 지반보다 작게 측정되었다. 숏크리트와 지반을 합성보로 가정하고 보강지반의 강성을 산정하여 각 시험조건별 지반보강효과를 비교하였으며, 숏크리트를 제외한 보강지반의 탄성계수를 도출하였다. Hoek-Brown 제안식에서 산정된 볼트유효보강길이와의 상관관계를 이용하여 지반탄성계수 증가량 관계식을 유도하였다.
more초록/요약
System bolts help developing the ground arch around tunnel by confining the ground within a certain distance in the soft ground. The role of the system bolting as a support for tunnel is very prominent in cohesionless soil. Although many tunnels were successfully constructed in cohesionless ground by applying the system bolting, its reinforcing effect is not well known yet. In this research, the model tests were accomplished to find the formula to calculate the reinforcing effect of the system bolt in the cohesionless ground. Simple compound beam model, which is composed of sandy ground and shotcrete, in rectangular section (30cm width, 90cm height, 120cm length) was constructed. Sandy ground was constructed homogeneously and was reinforced by system bolts with various lengths. Fully grouted type and partially grouted type were used. Bolt type, bolt length and ground surface level were varied. From the deflection of the simple compound beam was the stiffness of the simple compound beam calculated. Test results show that the deflection of the simple compound beam reinforced by system bolt is dependent on the degree of reinforcement. The reinforcing effect in the fully grouted type bolts is much larger than that in the partially grouted type bolt. The stiffness of the reinforced ground could be derived from the maximum deflections of the simple compound beam. Reinforcing effect of the system bolt could be verified and anticipated by calculating the Young's modulus for the reinforced ground depending on the length and distance between bolts.
more목차
제 1 장 서론 = 1
1.1 연구배경 = 1
1.2 연구내용 = 2
제 2 장 이론적 배경 = 3
제 3 장 지보공의 기능 = 3
3.1 록볼트의 지반이완억제기능 = 6
제 4 장 록볼트의 종류 = 9
4.1 볼트의 정착방식에 따른 거동특성 = 12
4.2 볼트의 배치와 길이 = 16
제 3 장 모형시험 = 19
시험 개요 = 19
모형토조 = 21
모형 지보재 = 21
모형지보재의 물리·역학적 특성 = 21
숏크리트의 두께산정 = 23
모형지반 = 24
물리적 특성 = 25
역학적 특성 = 26
시험변수 = 28
계측 = 30
계측시스템 = 30
계측 위치 = 31
시험방법 = 32
제 4 장 시험결과 = 34
제 4 장 단순지점 합성보의 처짐거동 = 34
제 5 장 볼트 보강에 따른 합성보의 강성 증가량 = 37
제 6 장 볼트보강에 의한 지반의 강성증가 = 40
제 7 장 지반의 탄성계수를 통한 지반보강효과 측정 = 42
제 5 장 결론 = 45
참고 문헌 = 47
Abstract = 49
