표제지
목차
I. 서론 10
1. 연구 배경 및 목적 10
2. 연구 동향 12
3. 연구 방법 및 범위 13
II. 이론적 배경 15
1. 터널굴착에 따른 암반 및 지보재의 거동 15
가. 터널굴착 및 지보개념 15
나. 암반 및 지보재의 거동 16
2. 터널 지보재로써의 숏크리트 고찰 18
가. 숏크리트의 역할 18
나. 숏크리트의 기능 및 요구조건 19
다. 강섬유보강 숏크리트 21
라. 숏크리트의 품질관리 30
3. 터널의 암반분류법과 지보재 설계방법 33
가. 암반분류법 33
나. 암반분류법에 의한 지보재 설계방법 44
III. 현장 시험시공 56
1. 연구지역 현황 56
가. 현장개요 56
나. 지형 및 지질 57
2. 막장관찰 결과 분석 58
가. 구간별 RMR분포 현황 58
나. 구간별 RMR 세부항목 분석 60
다. 등급별 막장관찰도 분석 62
3. 현장 시험시공 65
가. 현장 시험시공 개요 65
나. 숏크리트 안정성 평가 방법 66
다. 일반 숏크리트 구간 품질시험결과 분석 66
라. 일반 숏크리트 구간 계측 및 균열조사 67
4. 현장 시험시공 결과분석 및 고찰 69
가. 계측위치별 변위 발생 현황 69
나. 암반등급별 계측변위 70
다. 암반등급 및 숏크리트 조건별 경시변화 분석 72
IV. 수치해석을 통한 안정성 검토 76
1. 해석개요 76
2. 해석방법 76
가. 터널 역해석 76
나. 연속체 해석 80
다. 불연속체 해석 84
3. 해석 조건 90
가. 해석단면 및 지보패턴 90
나. 경계조건 92
다. 해석과정의 모델링 92
4. 역해석을 통한 지반정수 재산정 96
가. 매개변수 및 목적함수 선정 96
나. 목표 계측치 선정 97
다. 역해석에 의한 지반정수 산정 98
라. 입력 물성치 101
5. 수치 해석 결과 102
가. 연속체 해석결과 102
나. 불연속체 해석 결과 108
6. 수치해석 결과분석 및 고찰 113
V. 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용방안 제안 114
VI. 결론 117
참고문헌 119
ABSTRACT 125
부록 129
표 2.1. 국내숏크리트 품질규정 30
표 2.2. 한국도로공사 숏크리트 관련 품질기준 31
표 2.3. 숏크리트 압축강도, 휨강도 등급 및 현장강도 기준 32
표 2.4. RQD에 의한 암반분류 34
표 2.5. RMR을 이용한 암반의 분류방법 37
표 2.6. Q-system 암반분류방법 42
표 2.7. Terzaghi의 암반하중 분류 45
표 2.8. 수정 Terzaghi의 암반하중 분류 46
표 2.9. RQD에 의한 지보설계(터널직경 6~12m 기준) 48
표 2.10. RMR 분류에 의한 암반터널의 굴착 및 지보설계지침 50
표 2.11. RMR 분류에 따른 터널의 무지보 유지시간과 스팬 51
표 2.12. 터널 사용목적에 따른 굴착지보비(ESR) 53
표 2.13. Q값에 따른 Wall factor(Q w)(이미지참조) 55
표 3.1. 숏크리트 배합설계 현황 65
표 3.2. 일반 숏크리트 타설구간 품질평가시험 결과 66
표 3.3. 일반 숏크리트 타설구간 계측 및 균열조사 결과 67
표 4.1. 기존 적용 및 연구사례 92
표 4.2. 시공단계별 해석 및 하중분담율 94
표 4.3. 매개변수 결정을 위한 영향인자 96
표 4.4. 해석 위치별 목표 계측치 97
표 4.5. 절리 입력 물성값 100
표 4.6. 지반 입력 물성값 101
표 4.7. 불연속체 절리 입력 물성값 101
표 4.8. 지보재 특성값 101
표 5.1. 일반 숏크리트 및 강섬유보강 숏크리트 타설범위 재평가 결과 114
표 5.2. 대보화강암 지반에서의 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용 방안 제안 116
표 5.3. 지반특성에 따른 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용 방안 제안 116
그림 2.1. 터널굴착에 대한 암반반응곡선의 개념 17
그림 2.2. 철망과 강섬유를 사용한 경우의 하중-처짐 관계 23
그림 2.3. 휨응력을 받는 취성재료의 응력 및 변형률 선도 24
그림 2.4. 강섬유보강 숏크리트의 응력 및 변형률 선도 24
그림 2.5. 응력 블록의 단순화된 응력 분포 25
그림 2.6. 1 메쉬 숏크리트 층의 설계 27
그림 2.7. 강섬유보강 숏크리트의 설계 29
그림 2.8. 단순화된 터널암반하중 모델 44
그림 2.9. RMR 분류에 따른 터널의 무지보 유지시간과 스펜 52
그림 2.10. Q-System에 의한 터널 지보재 선정 54
그림 3.1. 연구지역의 터널 현황도 56
그림 3.2. 1:250,000 지질도 57
그림 3.3. 구간별 RMR분포 현황 58
그림 3.4. 암반등급별 RMR분포 현황 59
그림 3.5. 구간별 RMR 세부항목 분포 60
그림 3.6. 등급별 RMR 세부항목 평균 RMR 인자 점수 61
그림 3.7. II등급 구간 막장관찰도 62
그림 3.8. III등급 구간 막장관찰도 63
그림 3.9. IV등급 구간 막장관찰도 63
그림 3.10. V등급구간 막장관찰도 64
그림 3.11. 계측위치별 변위 발생 현황도 69
그림 3.12. 암반등급별 계측변위 71
그림 3.13. II등급 구간 숏크리트 경시변화도 72
그림 3.14. III등급 구간 숏크리트 경시변화도 73
그림 3.15. IV등급 구간 숏크리트 경시변화도 74
그림 4.1. 역순법 프로그램 순서도 78
그림 4.2. 직접법 순서도 79
그림 4.3. 해석과정 흐름도 81
그림 4.4. 프로그램 계산과정 82
그림 4.5. FLAC의 삼각형망 요소에서 일정 변형률 상태 83
그림 4.6. 해석단면도 90
그림 4.7. 표준지보패턴 단면도 91
그림 4.8. 지반굴착에 따른 아칭의 3차원적 분포 93
그림 4.9. 지반내 임의 점에서의 응력상태 95
그림 4.10. 각 해석 위치별 계측자료 98
그림 4.11. 역해석에 의한 암반등급별 변형계수 99
그림 4.12. 역해석에 의한 절리면 강성 산정 결과 100
그림 4.13. 연속체 해석 모델링 102
그림 4.14. 최종단계 연속체 해석결과 103
그림 4.15. 연속체 해석에 의한 숏크리트 휨압축응력 및 전단응력 105
그림 4.16. 연속체 해석에 의한 천단침하 및 내공변위 107
그림 4.17. 불연속체 해석 모델링 108
그림 4.18. 불연속체 최종단계 해석결과 109
그림 4.19. 불연속체 해석에 의한 숏크리트 휨압축응력 및 전단응력 111
그림 4.20. 불연속체 해석에 의한 천단침하 및 내공변위 112