<4D F736F F D B1E2C3CA20C1F6B9DD20C6F2B0A120B0E8C8B9BCAD5F312E646F63>

Size: px

Start display at page:

Download "<4D F736F F D B1E2C3CA20C1F6B9DD20C6F2B0A120B0E8C8B9BCAD5F312E646F63>"

진서 황
6 years ago
Views:

1 화성동탄 신축공사 기초지내력평가계획서 목적 2. 설계현황 3. 기초지내력평가기준 4. 기초지내력평가방법 5. 기초지내력평가계획 6. 지질Mapping

2 1. 목적 신축공사의주거부및비주거부건축물이다양한형태의기초형식과기초하부 2. 설계현황 A-block B-block 암반심도의변화가다양하여각기초의특성에맞는기초지내력평가시험계획이 필요하여다음과같은평가계획 ( 안 ) 을제안합니다. 기초의설계요약 구분지지력기초형식시험계획 ( 안 ) 주거고층부 101 동 190 ton/m2 RCD 기초양방향재하시험 102 동 160 ton/m2 직접기초지질 mapping 주거저층부 42 ton/m2 직접기초평판재하 ( 장비 ) 비주거부 1 지역 70 ton/m2 직접기초평판재하 ( 장비 ) 비주거부 2 지역 105 ton/m2 직접기초평판재하 ( 장비 ) 주거고층부 103 동 160 ton/m2 직접기초지질 mapping 104 동 190 ton/m2 직접기초지질 mapping 주거저층부 70 ton/m2 직접기초평판재하 ( 장비 ) 비주거부 70 ton/m2 직접기초평판재하 ( 장비 ) A-Block 연암층 Contour 평면 EL EL EL 동 160t/m2 주거저층부 42t/m2 101동 190t/m2 EL 비주거부 2 105t/m2 EL+40 EL+35 EL+30 비주거부 1 70t/m2 EL+25 기초 EL 주거부 EL40.1 비주거 EL 37.5 EL EL EL EL 주동부 EL 38.5

3 B-Block 연암층 Contour 평면 EL 동 190t/m2 EL+30 주거저층부 70t/m2 EL 동 160t/m2 RW1 RW8 RW2 비주거부 EL EL+25 70t/m2 RW7 기초 EL 주거부 EL33.1 RW3 EL+30 EL+35 RW6 RW5 비주거 EL 29.5 주동부 EL 30.2 RW4 3. 기초지내력평가기준 3-1. 구조물기초설계기준 ( 건교부재정 ) 토사지반의기초지내력산정방법 1) 지반의강도정수를이용한이론적지지력 (Teraghi,Hansen, Mayerhof 둥 ) 2) 지지층종류에따른경험적지지력 3) 설계단계현장시험지지력 : 표준관입시험, 콘관입, 베인, 공내재하시험 4) 시공단계현장시험지지력 : 평판재하시험 KS F 2444 확대기초에서정적하중에대한흙의지지력시험방법 암반의기초지지력산정방법 1) 암반의종류에따른경험적지지력 2) 불연속면의간격을고려한 Ksp 지지력 3) 암반등급분류에의한 Nms 지지력 (RMR, NGI, RQD) 기초지반이암반인경우지지력은암석강도의영향보다는암반의절리간격 및빈도 풍화정도등불연속면의특성에의해더큰영향을받으므로설계시경험적인암반의

4 지지력을적용하고시공중절리특성및암반등급을분류하여지지력을평가함. 3-2 도로교표준시방서기준 ( 도로공사 ) 얕은기초의지지층검사기초바닥면의실제조건과지반조사자료를비교검토하고감독자의검사를받아야하며지지층이암반이아닐경우평판재하시험등을실시하여지반강도를확인해야한다. 4. 기초지내력평가방법 기초지내력평가는지지력및침하 ( 변위 ) 에대해안정하여야하며이는기초폭및지층조건에따라미치는영향이서로다름 적은기초폭및토사인경우는지지력안정이더중요한요소가되며보다큰기초폭및암반인경우는침하안정이더중요한영향요소가됨. 4-1 토사지내력평가방법 ( 토사및풍화암 ) 1. 지내력평가절차 경험적지지력 Building Code 외국사례 이론지지력 Terzaghi Meyerhof 설계지지력평가 현장시험지지력 SPT, CPT FVT, PMT 설계단계 지층조건확인 지하수위확인 Scale Effect 현장지지력평가 평판재하시험 KS F 2444 시공단계 풍화토및풍화암을기반암으로하는기초의지내력평가는지지력안정이더중요한영향요소가되므로평판재하시험을중심으로하는지지력안정지내력평가를실시하며, 침하안정평가는연약지반인경우압밀침하및 Creep 에대한침하검토를별도로

5 시행한다. 2. 평판재하시험방법검토 [KS F 2444 확대기초에서정적하중에대한흙의지지력시험방법 ] 설계하중 ( 지반지내력 ) 을기준으로최소 3.0 배의재하하중을시험하중으로계획하여야하며, 평판재하시험은직접기초의지반에대해직경 30cm 의원판 ( 두께 3cm) 을사용하여재하를하므로다음과같이최대시험하중을계산할수있다. 설계하중 70ton 기준 [A-block 비주거부 1 지역,B-block 주거저층부및비주거부 ] 1. 최대시험하중 70 X 3 = 210ton 2. 재하판면적에대한실제재하하중의계산 210ton X (π X 0.3^2)/4 = 210 X = 14.8ton ( 실제재하하중 ) 설계하중 105ton 기준 [A-block 비주거부 ] 1. 최대시험하중 105 X 3 = 315ton 2. 재하판면적에대한실제재하하중의계산 315ton X (π X 0.3^2)/4 = 315 X = 22.2ton ( 실제재하하중 ) 장비하중이용한반력검토 1. 굴삭기버켓용량 3m2 운전중량 19.3ton 사용가능반력 19.3/ 2 = 9.65ton 2. 굴삭기버켓용량 1.1m2 운전중량 28.3ton 사용가능반력 28.3/ 2 = 14.2ton 3. 굴삭기버켓용량 1.1m2 의경우설계하중 70ton 에대한반력으로사용시다소무리는있을수있으나추가하중으로보완시가능할것으로판단됨. 3. 현장조사방법검토 지층조건및지하수위확인기초바닥굴착완료후지층조건및지하수위확인은흙막이벽이토류판인관계로확인에별다른문제가없을것으로판단됨. Scale Effect 기초폭을고려할때근입깊이 Df 에대한고려한다면적절할것으로판단됨. 4. Mat Zoneing 에따른시험계획 A Block Mat Zoneing

6 A-Block Zone T1 T2 주거부 TA TB TC 면적 m TE T2 TA TB TC T1 TD TD TE B E A A 비주거부 B C D E D EF C F 공사 Process 주거부 : TA TB TE TD T2 T1 TC 비주거부 : A B C D E F B Block Mat Zoneing B-Block Zone T3 T4 주거부 TA TB TC TD TE 면적 m TE A T4 TA B TC TB T3 C TD A 비주거부 B C D E F D E F G G 공사 Process 주거부 : T3 TD T4 TE TA TB TC 비주거부 : A B C D E F Zoneing 별시험계획토공사 Handover 시점에따른 Zoneing 별로각시험을하는것으로계획하며각 Zoneing 에서시험횟수및위치는그지반의특성에따라감리와협의하여결정함. 4-2 암반지지력평가방법 ( 연암 / 경암 ) 연암및경암을기반암으로하는기초의지내력평가는침하안정이더중요한요소가되므로암반의변형계수확인을중심으로하는침하안정지내력평가을실시하며, 지지력

7 안정평가는암반의전단강도 ( 절리면전단강도 ) 을중심으로평가한다 1. 지내력평가절차 [ 지지력안정지내력평가절차 ] 경험적지지력 Building Code 외국사례 Ksp 평가지지력 시추코어절리분석 Nms 평가지지력 시추코어절리분석 시추코어암반분류 (RMR, Q. RQD) 설계단계 설계지지력평가 지질 Mapping 현장 Ksp 평가 현장 Nms 평가 단층, 파쇄대조사 현장지지력평가 시공단계 [ 침하안정지내력평가절차 ] 실내시험 Er 일축압축강도 Uc Uc& Er( 변형계수 ) RMR 평가 Em 시추코어암반분류 RMR & Em 공내재하시험 Em 원위치현장시험 설계단계 Er: 암석변형계수 Em: 암석변형계수 설계변형계수평가 스프링계수산정 지질 Mapping 실내 Er 평가 현장 Em 평가 단층, 파쇄대조사 YES 평가 현장변형계수평가 NO 암반변형계수측정시험 (ASTM 기준 ) 시공단계 2. 지지력안정지내력평가방법 1) 경험적지지력평가방법

8 지지층 현장연경도상태 허용지지력 (tf/m2) 범위 추천값 화강암변성암, 현무암경질의신선한암 650~ 엽리성의변성암 : 슬레이트편암중간경질의신선한암 320~ 퇴적암, 경질의세일, 실트암중간경질의신선한암 160~ 풍화되거나파쇄된모암세일이외의암 RQD<25 연암 85~ 컴펙션세일, 신선한이질암연암 85~ 현재기초의기반암이선캠브리아기의변성암류호상편마암으로엽리성변성암에해당되므로기초의허용지지력이 320tf/m2 이상이예상되나파쇄대나심한풍한특성암반이포함되어있다면최소허용지지력이 85tf/m2 으로비주거부최소요구지지력 105tf/m2 보다적게나타날수있으므로반드시암반의파쇄등의불연속특성조사가필요함. 2) 불연속면의간격을고려한 Ksp 지지력평가방법 불연속면간격이 0.3m 이상암반에적용하며또한강도가매우약한 ( 일축압축강도 100~500tf/m2) 암반에적용한다 [Ksp 지지력계수평가 ] Ksp 지지력평가 d/c=0 C : 불연속면간격 d : 불연속면의틈새 B : 기초폭 * 0.05< c/b < < d/c < 적용 Ksp ( 지지력계수 ) Ratio c/b

9 [ 허용지지력평가 ] 암반의허용지지력 Qa = Ksp * Qu-core Ksp : 안전율 3 포함한경험적지지력계수 Qu-core : 코어의평균일축압축강도 * 불연속면간격이 0.3m 이상기고틈새가 5mm 이내 ( 충진물이있을경우 25mm 이내 ) 이며기초폭이 0.3m 이상일때유효함 기초바닥의암반이노출시지질 Mapping 을통한불연속면간격과틈새조사와암시편에 대한일축압축강도시험을실시하여 Ksp 에대한암반의허용지지력평가실시 3) 암반등급분류에의한 Nms 지지력평가방법 암반등급분류법에의해암반의상태를정량적으로평가할경우암반의극한지지력 Qu 는 다음관계식사용하며최소안전율은 3 으로한다 (AASHTO 1996) [Nms 지지력계수평가 ] Hoek 1983 Nms( 지지력계수 ) 암반등급 RMR NGI RQD A B C D E 우수 ~ 매우양호 ~ 양호 ~ 보통 ~ 불량 ~ 매우불량 <25 사질토의극한지지력사용 - RMR 분류 : Rock Mass Rationg system (Bieniawski 1989) - NGI 분류 : Norwegian Geotechnical Rock Mass Classification (Barton 19874) - RQD 분류 : Rock Quality Designation - 암종에따른분류 A 암반 : 결정질벽개를가진탄산염암 ( 석회암, 대리석 ) B 암반 : 점토질암 ( 점토암, 천매암, 세일 ) C 암반 : 결정질벽개를가진사질암석 ( 역암사암규암 ) D 암반 : 화성암결정질암석 ( 안산암, 휘록암 ) E 암반 : 화성암과변성암의결정질암석 ( 편마암, 편암, 강암 )

10 [ 허용지지력평가 ] 암반의극한지지력 Qu = Nms * Qu-core Nms : 경험적지지력계수 Qu-core : 코어의평균일축압축강도 기반암이편마암으로 E 암반에해당되며 RMR 이 60~80% 정도로양호한암반에해당됨으로 요구지지력을만족할것으로판단되며이에대한암반분류는지질 Mapping 에의해결정함.

11 3. 침하안정지내력평가방법 ( 암반변형계수 ) 1) 일축압축강도에의한변형계수 Em 평가 Er = (500~1000) x Uc Er : 암석의탄성계수 Qc : 암석의일축압축강도 일축압축시험결과로부터산정된암석의탄성계수 (Er) 는침하량산정을위하여암반변형계수 (Em) 로수정되어야한다. Bieniawski(1975) 는 RMR 등급에의한감소계수를제안하였으며그값은그림과같다. 2) 암반분류에의한변형계수 Em 평가 기초암반에대한 RMR 산출결과를다음과같은경험식을적용하여암반의변형계수 (Em) 를 산정한다. (forrmr 55) (for RMR > 55) 수치해석에의해산정된변형계수 Em 에대해암반분류및일축압축강도에의해변형계수를 추정하여적정성을계략적으로검토하며검토결과문제가예상될때정밀한현장의변형 계수측정을실시한다.

12 3) 현장암반의변형계수측정시험 [ 암반의평판재하시험 ] 터널천장과바닥사이에유압잭재하또는어스앵커반력을이용한방법을사용한다. 강성이큰재하판이용량균등하게유지 평판의침하 ( 등변위법 ) 소성재하판이용 평판의작용응력을등분포로유지 ( 등압법 ) 시험방법및결과 여러단계의단계하중재하와제하반복 최대하중 : 설계응력의 1~1.5 배 3~5 회정도 반복 지속하중 :6~12 시간 크리프상황판단후침하량안정되면종료 E= (1-υ 2 )/2r.ΔP/Δδ ( 등변위법 ) E : 탄성계수 υ : 암반의포아송비 r : 강판의반경 ΔP: 하중증가치 Δδ : 변형량증가치

13 반력검토 설계하중 160ton 기준 [ 적용지역 : 주동부 102 동, 104 동 ] 1. 최대시험하중 160 X 3 = 480ton( 항복하중적용 ) 2. 재하판면적에대한실제재하하중의계산 480ton X (π X 0.3^2)/4 = 320 X = 33.8ton ( 실제재하하중 ) 설계하중 190ton 기준 [ 적용지역 : 주동부 101 동, 104 동 ] 1. 최대시험하중 190 X 3 = 570ton 2. 재하판면적에대한실제재하하중의계산 570ton X (π X 0.3^2)/4 = 380 X = 40.2ton ( 실제재하하중 평판재하시험적용상문제점 하중이단일축에따라작용된다는점 폭넓게절리가발달된암반의경우, 재하되는면적내에암반에불연속면이거의포함되지않게되면시험이이루어질수없다는점 한계성에해소방안 균일한방사상압력이주변시험터널 ( 직경 2.5m) 주면길이에작용되며, 방사상변형이다수의축을따라측정되는방사상젝킹시험에의해어느정도해소될수있으나시험수행에많은시간이필요로되기때문에제한적으로적용될수있으므로절리의방향성을고려한일방향젝킹시험이적절할것으로판단됨.

14 5. 기초지내력평가계획 5-1. 평가계획요약 구분적용구역설계지지력 (ton/m 2 ) ` 스프링계수 (ton/m 2 ) 102 동주동부 (1~3m 치환 ) ,000~35, 동주동부 (1~7m 치환 ) ,000~35, 동주동부 (1~4m 치환 ) ,000~45,000 연 / 경암 A 블럭비주거부 2 지역 지내력 평가 지질 Mapping 현장조사 기초지내력예비평가 YES 기초지내력상세평가 No 암반변형계수측정시험 구분적용구역설계지지력 (ton/m 2 ) 스프링계수 (ton/m 2 ) A 블럭비주거부 1 지역 42 - A 블럭주거부 70 - 풍화토및암지내력평가 B 블럭주거부 70 - B 블럭비주거부 70 - 현장조사 평판재하시험 기초지내력평가

15 5-2. 세부평가계획 [ 지질 Mapping 현장조사 ] 평가항목 예상조사시기 월초예상 ( A /B Block 주동부굴착전 ) Field Mapping 기초지지력평가 현장 Ksp 평가 현장 Nms 평가 기초변형계수평가 실내 Er 평가 현장 Em 평가 수행조직 토목설계사 지질전문가 실내시험 암석일축압축강도 점하중시험 단층파쇄대평가 단층의방향성 단층특성평가 탄성파단층조사 SUMMIT Compact 48CH 현장 Mapping 절리주향 / 경사 절리특성조사 현장암반분류 현장 RMR 분류 평가 YES NO 시추공단층조사 BIPS, BHTV 현장 Q 분류 현장암반특성평가 주요사항 주동부굴착시점확인 Mapping 은기반암이노출될때정확한조사가가능하므로주동부굴착시점확인필요 상세단층 / 파쇄대조사 Mapping 에의해조사에의해단층및파쇄대에상세조사가필요한경우별도의시추조사및물리탐사가이루어질수있음

16 [ 기초지내력예비평가 ] 현장조사및평가 현장암반특성평가자료조사및검토 수행조직 ARUP 사 2 people (Geotech+Geologist) 예상조사시기 월 15 일예상 ( A /B Block 주동부굴착중 ) 현장조사 102/103/104 주동부 평가항목 평가 YES NO 재지질 Mapping 현장조사 암반변형계수측정시험 기초지지력평가 기초변형계수평가 단층파쇄대평가 추가조사방향설정 예비평가회의 감리단 Arup 사 / 토목설계사 포스코 / 신동아 주요사항 예비평가현장조사시점확인예비평가주체가외국전문가로업무수행일정이제한적이므로효율적인평가업무를위해각주동부의기반암평가가가능한정확한시기를조정할필요가있음 예비평가회의시행감리단의포함한예비평가회의를실시하고회의시평가항목은암반의특성 ( 지지력, 변형계수, 단층 ) 을평가하고필요에따라추가조사항목및방향 ( 암반변형계수측정시험여부 ) 을설정

17 [ 기초지내력상세평가 ] 현장조사및평가 현장암반특성평가자료조사및검토 수행조직 ARUP 사 1 people (Geotech) 예상조사시기 월 30 일예상 ( A /B Block 주동부굴착완료 ) 현장조사 102/103/104 주동부 평가 NO 보강방안 치환보강 Mico Pile 보강등 평가항목 YES 기초지지력평가 기초변형계수평가 단층파쇄대평가 기초시스템평가 상세평가회의 감리단 / 구조전문가 Arup 사 / 토목설계사 포스코 / 신동아 기초재설계 Mat 구조보강 주요사항 상세평가현장조사시점확인효율적인평가업무를위해서각주동부의기반암평가가가능한정확한시기를조정할필요가있음 상세평가회의시행구조전문가를포함한상세평가회의를실시하고회의시평가항목은보강및기초재설계여부를평가하고최종적으로각주동부의기초시스템의안정성을평가함.

18 6. 지질 Mapping 6-1. Mapping 조사 1. 조사목적 계획구조물에영향을미치는지질구조 ( 단층, 습곡, 연약대등 ) 파악 절리방향성, 절리간격, 연장성, 거칠기, 강도, 틈새, 충진물질, 지하수용출상태, 절리의방향수, 암괴의크기등특성파악 2. 활용방안 불연속면노두조사결과의통계분석 기초과관련한취약부확인 파쇄대정밀조사수행 기초바닥및배면 Face Mapping 각종물리탐사, 결과등과의종합적인과업지역지질특성분석 3. 정량적기재방법가. 절리면방향성 (Orientation) 구분기호설명 주향 / 경사불연속면의종류 경사와선방향의주향을가진불연속면선방향의주향을가진수직불연속면직불연속면절리 (Joint) 층리 (Bedding) 엽리 (Foliation) 연속적인불연속면, 실제확인된단층 연속성이보이지않는불연속면, 추정단층

19 나. 절리면간격성 (Spacing) 최소, 평균, 최대간격 (S min, S avg, S max ) 는각각의절리군에대해서기록 절리간격은절리빈도 ( 절리수 /m) 의역수절리간격의표현 (ISRM) 간격 (mm) 절리간격의표현 (ISRM) 간격 (mm) 극도로좁다 Extremely Close < 20 넓다 Wide 600 ~ 2,000 매우좁다 Very Close 20 ~ 60 좁다 Close 60 ~ 200 보통 Moderate 200 ~ 600 매우넓다 Very Wide 2,000 ~6,000 극도로 Extremely Wide > 6,000 넓다 다. 절리면의연속성 (Persistence) 절리의연장성은암반의공학적성질을지배하는중요한요소임 절리의연장성은노두의크기때문에현장에서조사하기어려움 기초안정성검토시불안정한것으로고려되는절리의연속성정도를추정하는것이매우중요 절리연속성의표현 (ISRM) 간 격 매우낮음 Very Low < 1m 낮음 Low 1 ~ 3m 보통 Medium 3 ~ 10m 높음 High 10 ~ 20m 매우높음 Very High > 20m 라. 절리면의거칠기 (Roughness) 절리면의굴곡은작은규모의 Uneveness( 요철 ) 와큰규모의 Waveness( 만곡 ) 로정의 ( 불연속면의거칠기 ) 요철과만곡으로절리면의전단강도를추정 ( 전형적인 JRC 값을보여주는거칠기 Profile) 거칠기종단면과 JRC 값 (Barton & Choubey, 1977) 구분 표현 상태 Ⅰ Rough 거침, 계단면 Ⅱ Planar Smooth 부드러움, 계단면 Ⅲ Slickensided 경면, 계단면 Ⅳ Undulating Rough 거침, 파상면 Ⅴ Smooth 부드러움, 파상면

20 Ⅵ Slickensided 경면, 파상면 Ⅶ Rough 거침, 평면 Ⅷ Stepped Smooth 부드러움, 평면 Ⅸ Slickensided 경면, 평면 마. 절리면의간극 (Aperture) 간극표현간극표현 < 0.1mm Very Tight Closed 0.1~0.25mm Tight Features 1~10cm Very Wide 0.25~0.5mm Partly Open ( 폐쇄형 ) Open 0.5~2.5mm 2.5~10mm > 10mm Open Moderately Wide Wide Gapped Features ( 틈새형 ) 10~100cm > 1m Extremely Wide Cavernous Features ( 개방형 ) 바. 절리면의강도 (Wall Strength) 절리강도 : 절리면부근에있는암석의일축압축강도로정의 절리면의강도 : 절리면부근에발달하는풍화와열수변질에의해암괴의내부에위치하는 암석의강도보다낮은경향 절리면이거의벌어지지않고절리사이에충전물질이없는경우에절리면의압축강도는 전단강도에중요한영향을미침 등급 표현 특징 일축압축강도 (kgf/cm²) R0 Extremely Weak 손톱에의해파임 2.5~10 R1 Very Weak 해머타격에의해부스러짐 10~50 R2 Weak 해머타격에의해움푹파임 50~250 R3 Medium Strong 해머 1 회타격으로깨짐 250~500 R4 Strong 해머 1 회이상의타격에의해깨짐 500~1,000 R5 Very Strong 해머의다수타격에의해깨짐 1,000~2,500 R6 Extremely Strong 해머타격에의해약간깨짐 > 2,500

21 사. 충전물질 (Filling) 형태 : 폭 (Width), 벽면거칠기 (Wall Roughness), 현장스케치 (Field Sketch) 충전물종류 : 광물조직, 입자크기, 풍화등급 충전물강도 : 전단강도, 과압밀비, 선행변위의유무 충전된절리의공학적성질은충전물질의종류에따라다양한성질을나타냄 벽면거칠기의크기와충전물의폭 아. 용수 (Seepage) 항공사진, 지질도에지하수흐름패턴표시, 가능하면강우량, 기온기록 불투수층을지하수위와같이지질도와단면도에표시 절리, 절리군, 암반에대한용수등급을표시 등급 Ⅰ Ⅱ 터널벽면에서용수에의한분류 벽면과천장, Dry, 용수는관찰되지않음 약간의용수, 불연속면에서의물이떨어짐 Ⅲ 중간정도의용수, 불연속면에서계속적인용수 ( 굴착길이 10m, 분당 l 단위로표시 ) Ⅳ 높은용수, 불연속면에서강한용수 ( 굴착길이 10m, 분당 l 단위로표시 ) Ⅴ 매우높은용수, 예외적인유수의근원이있음 자. 절리군의수 (Number of Sets) 절리군의수에의한암반구분 구분 표현 구분 표현 Ⅰ 괴상 (Massive), 가끔불규칙한절리 Ⅵ 2 개의절리군 Ⅱ 1 개의절리군 Ⅶ 3 개의절리군에불규칙한절리 Ⅲ 1 개의절리군에불규칙한절리 Ⅷ 3 개이상의절리군 Ⅳ 2 개의절리군 Ⅸ 파쇄암, 토사상태 Ⅴ 2 개의절리군에불규칙한절리 - -

22 차. 절리군의크기 (Size of Block) 구분세부사항 Massive : 절리가거의없고, 넓은간격 암반분류 ( 크기와모양에 의한암반분류 ) Blocky : 거의같은크기를가지는형태 Tabular : 한면의크기가다른두면보다훨씬적은형태 Columnar : 한면의크기가다른두면보다훨씬큰형태 Irregular : 블록의크기와모양이다양 Crushed : 심하게절리가발달블록크기지수 (I b ) 조사지역의크고작은블록크기에대한 Ib 값체적절리계수 (J v ) 절리군의수와연속성표기암반의종류를표시 Massive, Blocky, Tabular 등가능한블록의크기나모양은사진또는스케치 파. 절리방향분석 절리방향분석결과예 절리조사전경 Contour diagram J1 : N60E/10SE (N55E/10SE~N70W/15SE) J2 : N16W/8NE (N10W/4NE~N22W/10NE) Rose diagram J1 : N60E J2 : N40W

23 6-2. 암반분류 1. RMR 분류가. 개요구분내용 평가방법 현장암반또는시추 Core 로부터 6 개의항목에대한점수를평가합산하여암반 5 등급분류 평가항목 : 암석강도, RQD, 절리간격, 절리상태, 지하수상태 장 단 점 점 기존의많은시공사례를통해경험적으로획득분석된관계를토대로암반을정량화한방법으로서신뢰성이큼 조사항목이비교적간단하며숙련도에의한오차가작음 적용사례가많으며현재에도가장널리이용되고있음 현장원지반에대한응력이고려되어있지않음 평가항목이단순하여보다세분화된분류적용시문제가됨 나. RMR 분류평가항목별평점 평가항목평점 암석 점하중강도 > 10 4~10 2~4 1~2 일축압축강도적용 1 강도 (Mpa) 일축압축강도 > ~250 50~100 25~50 5~25 1~5 <1 점수 RQD (%) 90~100 75~90 50~75 25~50 < 25 점수 절리간격 > 2m 0.6~2m 0.2~0.6m 60~200mm < 60mm 점수 굴곡매우거침약간거침약간거침경면보임 불연속면 상 태 연속성짧음 - - 매우길음상당히길음 틈없음 1mm 1mm 1~5mm > 5mm 충진물두께 < 5mm > 5mm( 단층점토존재 ) 풍화상태신선약간풍화약간풍화 - -

24 점수 평가항목평점 5 지 하 수 터널길이 10m 당유입량 (l/min) 없음 < 10 10~25 25~125 > 125 절리수압 / 최대주응력비 0 < ~ ~0.5 > 0.5 습함 물방울이 일반적인조건 완전건조 습함 ( 간헐적 용출이심함 용출 ) 떨어짐 점수 다. 절리방향에따른평점보정 절리주향 / 경사매우양호양호보통불량매우불량 터널 점수 기초 사면 라. 평점에따른암반의등급 구분 Ⅰ 등급 Ⅱ 등급 Ⅲ 등급 Ⅳ 등급 Ⅴ 등급 평점합계 81~100 61~80 41~60 21~40 20 이하 평 가 매우양호 (Very Good Rock) 양호 (Good Rock) 보통 (Fair Rock) 불량 (Poor Rock) 매우불량 (Very Poor Rock)

25 점착력 (Kpa) 400 이상 300~ ~ ~ 이하 마찰각 ( ) 45 이상 35~45 25~35 15~25 15 이하 2. Q-System 분류 가. 개요 구분내용 평가방법 장 점 Barton, Lien, Lunde(1974) 등은주어진암반상태에서굴착상태와크기에적합한지보형태와규모를구하기위해약 200 가지경우를분석하여 300,000 가지가넘는지질학적조건상태를 6 개의매개변수를사용수치적으로분류하였으며이를 Quality of Rock Mass, A 로나타냄 암질을 3 개의지수그룹, 암괴블럭의크기 (RQD/Jn), 블록간의전단강도 (Jr/Ja), 암반작용응력 (Jw/SRF) 에대한 6 가지요소를평가하여암반의등급을수치화하여점수에따라암반등급을 9 가지로구분 Jn = 절리군의수 Jr = 가장상태가나쁜절리면의거칠기 Ja = 지하수의유입상태 SRF = 응력감소계수 기존시공된많은터널현장시공사례를통한분석과자료축적을통해제안된방법으로적용성이매우큼 암반의불연속면발달에대한불연속면간의전단강도에주안점을두어공학적관점에서매우합리적인평가기능 암반을보다세부적으로평가가능하며보다넓은범위의터널의폭과높이에대한구체적인지보보강형식이제안되어있음 대단면터널, 유동성또는팽창성암반조건에적용성이양호 단 점 불연속면의방향성에대한고려는없음 Q 값산정을위한 6 개요소들이비교적복잡하여조사하는데많은지식과경험이필요하여조사자의숙련도에따라오차가날수있음 평가요소들이암반이노출되어있는상태이거나굴착중막장관찰시에만비교적정확하게조사될수있는항목들이므로일반적인시추코어를대상으로 6 개요소를

26 신뢰성있게판단하기는비교적곤란함 1974 년발표시 Q 값에따른제안지보패턴형식은총 38 가지로구분 분류법의 1993 년 Grimstad & Barton 은강섬유보강숏크리트 (SFRS) 의사용이늘어남을감안하여 변 천 암반등급및터널규모에따른수정지보보강형식을제안 ( 수정 Q-System(NMT)) 나. Q 분류평가항목및기준 구분점수비고 1. 암질지수 (Rock Quality Designtion) R.Q.D A. 매우불량 0-25 B. 불 량 C. 양 호 D. 우 수 E. 매우우수 RQD 값이 10 이하일때는 10 으로계산한다. 2. RQD 값은 100, 95, 90 등과같이 5 의간격으로된값을 사용하는것이편리하다. 2. 절리군의수 (Joint Set Number) Jn A. 괴상, 없거나약간의절리 B. 1 개군 2 C. 1 개군 + 산발적인절리 3 D. 2 개군 4 E. 2 개군 + 산발적인절리 6 F. 3 개군 9 G. 3 개군 + 산발적인절리 12

27 H. 4 개혹은그이상의절리군, 산발적인절리, 심하게절리가발달된 상태 15 I. 심하게파쇄된암반 절리면의상태 (Joint Roughness Number) Jr (a) 절리면간의접촉과 (b) 10cm 이내의전단으로절리면양쪽이접촉 A. 불연속절리 4 B. 거칠거나, 불규칙하고기복이있음 절리군의평균간격이 3m 이상이면 1.0 을더한다. C. 거칠지는않으나기복이있음. 2 D. 미끄럽고기복이있음. 1.5 E. 거칠거나불규칙적이며평탄함. 1.5 F. 거칠지않고평탄함 평탄하고미끄러운절리가주응력에대해가장불리한 방향으로발달되었을경우에는 J r =0.5 의값으로 더한다. G. 미끄럽고평탄함. 0.5 (c) 전단시에도절리면의접촉이없음 구분점수비고 H. 절리의벽면이접촉치못할정도로절리에점토광물이포함되어있을경우 I. 절리의벽면이접촉치못할정도로모래, 자갈, 파쇄대가존재할경우 절리면의변질정도 (Joint Alteration Number) Ja (a) 절리면과의접촉 A. 변질이없고불투수성 0.75 절리의잔류마찰각,Φ r ( 개략 ) B. 절리면이변하지않고, 표면에얼룩이있는정도 1.0 C. 절리면에불연화광물의피복, 사질입자, 무점토성풍화암 2.0 (25-35 ) D. 실트혹은사질점토성피복, 약간의무연화성점토 3.0 (25-30 ) E. 연화되었거나마찰력이작은점토성광물의피복 ( 고령토, 운모, 형석, 활석, 석고, 흑연및소량의팽창성점토 ) (b) 10cm 이내의전단으로절리면양쪽이접촉 4.0 (20-25 ) ( 8-16 ) F. 사질입자부점토성풍화암 4.0 (25-30 )

28 G. 심하게과압밀된불연화성점토광물의충진 ( 연속적이나두께 5mm 미만 ) H. 보통혹은약간과압밀된연화성점토광물의충진 ( 연속적이나두께 5mm 미만 ) 6.0 (16-24 ) 8.0 (12-16 ) I. 팽창성점토의충진 ( 연속적이나두께가 5mm 미만 ). Ja 의 값은팽창성점토입자크기가수분의혼입량등의비율에 8~12 ( 6-12 ) 따라변함. (c) 전단시에도절리면의접촉이없음 J. K.L. 풍화또는파쇄된암석이나점토가대상으로존재 (J.K.L 은 G.H.I 와같이점토상태에따라구분됨 ) 6, 8 혹은 8~12 ( 6-24 ) ( 6-24 ) M. 실트, 사질토, 낮은비연화성점토 5.0 N.O.P. 두껍고, 연속적인존재가대상으로존재 (J.K.L 은 G.H.I 와같이점토상태에따라구분됨 ) 10,13 혹은 13~20 구분점수비고 5. 지하수에의한계수 (Joint Water Reduction Factor) Jw 수압 (kg/cm 2 ) 1. C 에서 F 까지는 A. 건조혹은소량의유출 ( 국부적으로 5 / 분미만 ) B. 적당한양의유출과압력이있음가끔절리내충진물이유출 C. 절리내충진물이없고견고한암석에서대량의유출과높은압력이있음. D. 대량의유출과높은압력이있고상당량의절리내충진물이유출 1.0 < ~ ~ ~ 10.0 대강의측정치. 배수시설이설치된경우 Jw 값이증가됨 2. 결빙에관련된특수한경우는고려되지않았음

29 E. 발파시극히많은양의유출이나높은수압이있으나시간에따라감소됨 F. 발파시극히많은양의유출이나높은수압이있으나시간에따른감소가없음 0.2~0.1 > ~0.00 > 응력에의한계수 (Stress Reduction Factor) SRF (a) 굴착시터널과교차될경우암반을이완시킬수 있을정도의연약대 A. 점토나화학적으로풍화된암석을포함하는 연약대의빈도가잦은경우, 매우이완된 주변암석 ( 임의의심도 ) 전단대가공동에교차하지않고단지 영향만다면 SRF 를 25~50% 감소시킨다. B. 점토나화학적으로풍화된암석을포함하는연약대의 빈도가한번인경우 ( 굴착심도 50m 이하 ) 5.0 C. 점토나화학적으로풍화된암석을포함하는연약대의빈도가한번인경우 ( 굴착심도 50m 이상 ) D. 부점토성견고한암섯내에서전단대의빈도가잦은경우, 이완된주변암석 ( 임의의심도 ) E. 무점토성견고한암석내의전단내의빈도가한번인경우 ( 굴착심도 50m 이하 ) F. 무점토성견고한암석내의전단내의빈도가한번인경우 ( 굴착심도 50m 이상 ) (5 σ 1 /σ 3 10) 과같이심한이방성을보이는초기응력하에서는 σ c 를 0.8σ c, σ 1 /σ 3 >10 일경우에는 σ c 를 0.6σ c, σ t 를 0.6σ t 로한다. 이때 σ c : 일축압축강도 σ t : 인장강도 σ 1 : 최대주압력 σ 3 : 최소주압력 G. 느슨한절리, 심하게절리된상태 ( 임의의심도 ) 5.0 구분점수비고 (b) 견고한암석에서의응력문제 (σc/σ1 σt/σ1) 3. 터널천반부분의심도가터널폭보다작은

30 H. 낮은응력, 지표부근 >200, > I. 중간응력, 경우의자료는거의없다. 이때의 SRF 는 2.5 에서 J. 높은응력, 매우견고한구조 ( 보통안정하나절리면에대해서불안정할수도있음 ) 0.5~ 까지중가시킨다. K. 약간의 rock burst ~10 K. 약간의 rock burst ~10 L. 심한 rock burst <2.5 < ~20 (c) 압착성암반 : 높은암반응력의영향으로 소성변형이일어나는경우 M. 낮은소성도 5~10 N. 높은소성도 10~20 (d) 암석의팽창 : 한번의물의침수에의한화학적 팽창성 O. 낮은팽창압력 5~10 P. 높은팽창압력 10~20 주 : Undergroung Excavation in Rock, E.Hoek & E.T.Brown Q 값의이용 등급 I II III IV V RMR 100~81 80~61 60~41 40~21 <21 Q-Value >40 40~10 10~4 4~1 <1 구분매우우수우수양호불량매우불량 주 ) RMR 과 Q 값의상관분석을이용하여 Q 지수에따른암반등급을선정함

1. 터널거동과 관련된 요인

터널 굴착중 취약지반조건에서 과다변위 및 붕락유형분석 김낙영 건설환경연구실 / 수석연구원 1. 터널거동과 관련된 요인 1. 터널거동과 관련된 요인 지형, 지질적 조건 Number 1 시공중 터널은 4차원 거동 미굴착 구간의 강도에 좌우 해저터널은 고수압 터널굴착거동시 Arching Effect v Arching Effect(하중전이현상) : 응력 재분배 v