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 터널시공에 따른 막장 주변지반은 3차원적 거동 v 굴착부위를 자유면으로 유지하기 위하여 굴착부를 따라 변형력이 발생 v 굴착부에 존재했던 지반의 초기응력에 의해 발생
터널굴착거동시 Arching Effect v터널 막장에서 후방으로 멀리 떨어져 있는 단면 (횡방향 아치에 의해서만 전적으로 지지) v터널 막장에 근접한 단면 ( 횡방향 + 막장 전면부에서는 종방향 아치 동시 지지)
1. 터널거동과 관련된 요인 지반-구조물의 상호거동
지반조건의 중요성 양호한 지반조건 불량한 지반조건
과거 터널작업 사진 Lotschberg, 1906년-1912년 완공, 스위스
과거 터널작업 사진 Mucking
과거 터널갱문 사진 Lotschberg 터널 갱문작업 전경사진(1906-1912)
숏크리트의 시작 숏크리트 작업 사진(1927년)
록볼트의 시작 록볼트(1913년) 록볼트의 역사는 Stephan 등에 의 해 획득된 특허명세서(No.302909) 로 시작 록볼트에 의한 Ground support arch(talobre 1957) 처음 적용된 것으로 알려진 록볼트(1913)
과거 터널 굴착단면도 The method of excavation tunnel 1906년 1912년
터널의 굴착에 따른 응력분포(탄성론적 이론) v초기 등방압 상태에 굴착한 터널주변부에서 응력 접선응력 > 지반압축강도(붕괴)
터널개념 NATM 적용 터널공법의 지보개념 15
2. 터널과다변위 발생(굴착중) 전형적인 시공중 터널과다변위(붕락)
지반조건 암반의 층리, 절리, 편리 지반의 강도, 변형성 응력 이력 유 입 수 지반의 전단저항력 감소 이회암, 경석고암 등의 팽창 시공성 저하 입지조건 토피 지형적 구배, 인접 하천 근접 구조물 터널거동의 영향요인 터널크기와 형상 절리 간격 응력집중 및 이완 지보하중의 크기 굴착방법 횡방향 분할굴착 굴진장, 벤치장, 굴진속도 발파 / 기계굴착 지보방법 지보의 적정성 시공수준
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널과다변위 유형
지하수 유출 및 지보재 변상 현황 지하수유출(0+963) 지하수유출(1+427) 36
지하수 유출 및 지보재 변상 현황 지하수유출(1+427) 37
지하수 유출 및 지보재 변상 현황 지하수 혼재유출(1+436) 가인버트 변형현황(1+437) 38
단층파쇄대 보강대책 및 적정성 검토 천단 천단 및 하부측벽 및 하부측벽 대구경 대구경 강관보강 강관보강 대구경 강관보강 그라우팅 천단부 대구경 강관 하부측벽 대구경 강관보강 하부측벽 대구경강관 가인버트 하부 인버트 인버트 39
1. 터널거동과 관련된 요인
1. 터널거동과 관련된 요인
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 과다변위 및 붕락구간 지반조건
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 과다변위 및 붕락구간 지반조건
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 터널굴착중 과다변위 또는 붕락이 발생하는 시간이 언제가 가장 많을까요?
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 터널 과다변위
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 터널 과다변위
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 터널 과다변위
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 터널 과다변위(상수관 누수)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 터널 과다변위(Slickenside) 붕괴구간 터널 굴진방향 터널입구부 미끄러짐면(Slickenside)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 전형적인 경면(Slickenside)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 시공중 피난연락갱(국부적 풍화파쇄대)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 발생원인
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 227 242 247 251 258 264 274 277 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 302 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 들뜸폭 5cm미만 들뜸폭 5~10cm 들뜸폭 20~37cm 들뜸폭 19~26cm 시점부 Tunnel Center 균열진행방향 2m 2m 2m 1.5m 3.5m 균열진행방향 3m 종점부 시점부 Tunnel Center 들뜸폭 15~20cm 1.0m 균열진행방향 종점부 9.5m 횡방향균열 발생 균열폭 5~10mm 253 261 286 288 확장(2010.1.21) 굴착중(2009.11.24) 확장(2010.1.24) 굴착중(2009.11.24) 확장(2010.1.21) 227 251 290 302 300 320 322
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 보강방안
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 보강방안
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위
67
붕괴 전 붕괴 후 69
붕괴 전 붕괴 후 70
D B A C A B C D 71
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 포 항 방 향 단 층 대 포 화 대 토 사 유 출 풍 화 잔 류 토 지 하 수 이 완 영 역 토사유출 포화대 이완영역
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위 보강방안
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위(절리면 점토충진물 0.5mm-20mm)
2. 터널 과다변위 발생(굴착중) 굴착중 터널 과다변위
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후)
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 붕락구간 현장조치
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 굴착완료후 터널 과다변위 원인 6일후
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 굴착완료후 붕락 구간 보강방안
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 대규모 단층대
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후)
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 단층점토대 현황 점 토 열 화 구 간 파괴진행 전단발생
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 굴착완료후 터널 과다변위(지표부 함몰붕락 조치사항- 지표부 선보강- 터널내 보강)
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 굴착완료후 터널 과다변위 보강방법
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 대규모 단층파쇄대
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 풍화파쇄대+강우
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 지표면 함몰 붕락 조치사항 순서 (보강방안 표준화 되어 있음) (1) 지표면 보강 그라우팅 (2) 터널내 대구경강관 다단보강 및 강지보재(H형 강재) (3) 터널내 철근 콘크리트 라이닝 보강
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후)
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 지중 보강효과
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 1. 터널은 지반조건 불량하면 무엇보다 사전보강이 중요! 기술자의 정성도 중요하지만 지반조건이 무엇보다 중요 본 내용은 과거 오래전의 사례임. 끝.
계측기별 실하중 민감도 시험 결과 9000 G-type, 50psi(3.5kgf/cm 2 ) 8500 A-type, 50psi(3.5kgf/cm 2 ) B-type, 25psi(1.75kgf/cm 2 ) 8000 7500 7000 6500 6000 5500 5000 0 100 200 300 400 500 Load (kgf)
터널 막장관찰 체계 암종 구분 조사 단층 및 절리 파악 막장관찰 지하수 용출 상태 분석 암반등급 평가 불연속면 분포 분석 불연속암반 물성 평가 공법 분석 및 검토 거동 예측 계측과 연계 암반 거동 평가 및 예측 굴착공법 수정 보완 지보패턴 검토 및 보완
국내 터널 막장관찰 야장 비교 잘 작성된 야장결과 성의 없이 작성된 야장결과 국내 터널 막장관찰 기록의 문제점 : mapping 작성이 부실하고 형식적으로 운영됨
록볼트 인발시험기
- 록볼트의 장착효과 확인 - 대표적인 위치에서 사전 시험후 시공 개소 인발내력 확인 - 최대 인발내력의 80% 정도에서 록볼트 인발시험 시행
숏크리트 응력계
간극수압계
라이닝 응력계
3. 터널 과다변위 발생(굴착완료후) 복잡한 지상 교통수단 보다는 터널건설로 지구를 지킬수 있습니다. 끝.