자가 확장형 선단정착장치를 이용한 혼합형 록볼트의 인발저항

Abstract

일반적으로 지하공간 구조물 건설에 사용되고 있는 대표적인 지보재로는 강지보공, 숏크리트, 록볼트 등이 있으며, 그 중에서도 록볼트는 오래전부터 사용해 온 지보재이다. 록볼트는 많은 종류가 있으나 현재 널리 사용되고 있는 종류를 그 정착 방법에 의해 분류하면 선단 정착형, 전면 접착형, 혼합형으로 대별된다. 록볼트는 다른 지보재 또는 공법에 비해 상대적으로 기술개발수준이 빈약하며, 일반적으로 적용하고 있는 전면접착 충진형 록볼트의 경우 천정부 주입 곤란, 정착재료의 경화시간으로 인한 정착력 부족, 대단면 터널에서 보강길이 한계성 등의 문제가 발생하고 있는 실정이며, 기존의 선단정착형 록볼트는 양호한 지반에 제한적으로 적용할 수 있고, 정착력의 부족, 발파 후 이완등의 문제점을 가지고 있다. 현재 사용하고 있는 혼합형 록볼트의 경우 고가의 재료 및 수입품을 사용하여 경제성이 떨어지거나 선단정착장치의 구조가 복잡하여 잔고장 발생 등으로 인한 시공 효율이 저하되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기 언급한 지보공 중 지하공간에서 가장 실용적인 록볼트 지보공에 결합하여 록볼트의 지보능력을 극대화 시킬 수 있는 자가 확장형선단정착장치를 이용한 혼합형 록볼트 인발저항에 관해 연구한 것이다. 자가 확장형 선단정착장치를 개발하기 위해 실내모형실험을 통한 형상개발을 하였으며 인발시험을 통해 최대 인발력을 알아보았다. 실내모형실험 후 실제풍화암층 사면현장에 직접 선단정착형, 전면접착형, 혼합형 세가지 CASE에 대해 인발시험을 실시하였고, 현장실험을 통한 전면접착형과 혼합형 록볼트의 인발결과를 수치해석을 통해 그 효과를 나타내었다. 그 결과 전면접착형 록볼트에 비해 혼합형 록볼트의 인발내력이 30% 증가된 결과를 나타내었으며, 수치해석에 의해 분석한 결과 혼합형 록볼트가 전면접착형 록볼트와 비교해 내공변위 및 록볼트 축력에서 보강 효과가 나타나는 것으로 판단되었다.