절리암반터널에 설치한 록볼트의 최적긴장력

Abstract

절리가 규칙적으로 발달된 암반에 굴착한 터널의 거동은 절리상태와 측압계수의 영향을 크게 받으며, 이러한 경우에 지반과 지보재 간의 상호거동은 아직 충분히 규명되어 있지 않기 때문에 현재의 지보설계는 주로 경험에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구는 절리가 발달된 암반에 굴착한 터널에서 절리의 영향에 의해 숏크리트 지보재에 응력이 집중되는 것을 막고자 록볼트를 설치하고 긴장력을 가할 경우에 록볼트의 최적긴장력을 규명하고자 수행하였다. 이를 위하여 절리각도(0°, 30°, 60°, 90°)와 측압계수(Ko=0.25~2.0)를 변화시켜가며 1/6 축척으로 원형터널의 1/4 단면(직경 2.26m, 두께 6mm)으로 대형터널모형시험을 실시하였다. 모형지반(폭×높이×길이 3.3m×3m×0.45m)은 2축재하시험장치에서 콘크리트 블록을 이용하여 조성하였으며, 록볼트(길이 700mm, 직경 12mm)는 선단정착방식으로 지반에 설치하였다. 숏크리트는 상사율을 적용하여 두께(6mm)를 결정하여 설치하였다. 절리각도를 달리하면서 측압조건을 변화시켜 숏크리트 축응력과 내공변위 및 록볼트 긴장력에 따른 숏크리트 축응력의 변화를 측정하였다. 연구 결과 숏크리트 축응력이 크게 나타나는 지점에 있는 록볼트의 긴장력을 크게 가하는 것이 숏크리트 축응력을 균등하게 하는데 효과적이었으며 절리각도가 같은 경우에 측압계수를 변화시켜도 록볼트의 축력분포는 유사하게 나타났다.