고성능 숏크리트 라이닝의 설계 및 시공기술 분석

배규진(Gyu-Jin Bae),장수호(Soo-Ho Chang),이석원(Seok-Won Lee),박해균(Hae-Geun Park),이명섭(Myeong-Sub Lee),김재권(Jae-Kwon Kim) 한국암반공학회 2004 터널과지하공간 Vol.14 No.1

숏크리트와 록볼트를 영구 지보재로 사용하는 싱글쉘 터널공법을 도입하고 터널의 장기 내구성을 향상시키기 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 숏크리트의 고성능화를 위한 최신 숏크리트 혼화재료를 소개하였고, 국외에서 적용되고 있는 숏크리트의 제반 설계기준과 품질관리 시험방법들을 정리하였다. 특히 현장에서 숏크리트의 압축강도를 쉽고 빠르게 추정할 수 있는 공기압식 pin 관입시험의 적용 사례를 소개하였다. 또한 숏크리트 라이닝과 지반의 상호작용을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 숏크리트 라이닝의 시간의존적인 경회특성을 고려한 이론적 해석과 숏크라트 라이닝의 설계변수들에 대한 민감도 분석 결과를 고찰하였다. 마지막으로 고성능 숏크리트 라이닝을 영구지보재로 시용하는 대표적인 싱글쉘 터널공법들에 대한 사례들을 제시하였다. The development of high-performance shotcrete lining is essential in improving the long-term durability of tunnels and in introducing single-shell tunnelling methods, where shotcrete as well as rockbolts are used as permanent support members. Tn this paper, new and advanced admixtures to improve shotcrete performance are introduced. Tn addition, requirements for mechanical properties as well as test items for quality control of shotcrete are summarized. A case study on the application of the pneumatic pin penetration test which can estimate compressive strength of shotcrete more easily and quickly is also illustrated. Previous studies to analyze the behaviors of shotcrete lining by considering its transient hardening and to carry out the sensitivity analysis of the design parameters of shotcrete lining are discussed to give fundamental concepts on rock-support interactions. Representative single-shell tunnelling methods where high-performance shotcrete lining is applied as a permanent support are also introduced.

NATM 터널에서 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용방안에 관한 연구

석종근(Chongken Seok),안태봉(Taebong Ahn) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.9

최근 제한적인 국토 조건, 차량 주행 편의 및 고속화, 국토의 효율적인 이용을 위하여 장대터널 비율이 증가하고 있다. 국내 터널 지보설계 시 RMR 및 Q-System에 의한 경험적 방법을 주로 사용하고 있으나, 숏크리트 지보재가 NATM 터널의 핵심지보재임에도 불구하고 현재 국내에서는 이와 관련된 연구가 미흡한 관계로 주로 국내외의 터널 적용사례를 바탕으로 충분한 검증없이 II등급 암반 조건에서부터 강섬유보강 숏크리트를 적용하고 있으며, 작용하는 하중에 관계없이 전단면에 일괄적으로 동일한 숏크리트 지보재를 적용하는 등 RMR 및 Q-System에서 제시하고 있는 기준보다 지보재를 다소 과다하게 적용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 적용사례에 근거한 지보패턴과는 달리, 연구지역의 지질조건인 대보화강암 기반인 산악터널 조건을 고려하여 일반 숏크리트와 강섬유보강 숏크리트 적용범위를 재평가하여 암반등급별 강섬유보강 숏크리트의 합리적 적용방안을 제시하고자 하였다. 또한 현장시험시공을 통해 계측 및 역해석을 이용한 수치해석을 수행하여 안정성을 검증하였다. 현장시험시공 및 수치해석결과 RMR 값이 동일 등급 내 상위에 분포하는 경우에는 지보패턴을 상위 등급에 준하는 설계가 가능한 것으로 나타났으며, 연구지역과 같이 암반상태가 대체로 양호한 상태인 대보화강암 기반 산악터널에서는 III등급까지 일반 숏크리트가 강섬유보강 숏크리트를 대체하여도 안정성에 문제가 없고, IV등급은 천단부에만 강섬유보강 숏크리트를 적용하여도 Key-block에 의한 낙반에 대한 안정성 확보가 가능한 것으로 평가되었다. Recently, the proportion of long tunnel has increased for efficient use of land due to limited land area, driving convenience and high speed. RMR and Q-System of empirical methods has been mainly used for tunnel support design in domestic. Although shotcrete is the key to NATM tunnel, the related studies are insufficient. So, steel fiber reinforced shotcrete is applied to II~V grade rocks on domestic and foreign applications. And same amount of shotcrete is equally applied to tunnel roof and wall regardless of the applied rock load. Shotcrete is applied excessively rather than the original proposed value of RMR and Q-System. Thus, this study is to reevaluate the application part of plain shotcrete and steel fiber reinforced shotcrete of tunnel in Daebo granite, and to propose the reasonable application method of steel fiber reinforced shotcrete. Field test and numerical back analysis using measurements were performed to verify stability. According to results, if RMR values are the upper class in the III grade, it can be designed in accordance with upper grade. In addition, if rock condition is good as a mountain tunnel in Daebo granite, it can be applied for plain shotcrete to III grade rocks because there is also no stability problems. And although steel fiber reinforced shotcrete is applied only crown of the tunnel in IV grade rocks, it is possible to secure stability for falling rock by key-block.

3차원 수치해석을 이용한 조기고강도 숏크리트 지보성능 분석

김종욱,김정주,조영재,유한규,Kim, Jong-Uk,Kim, Jung-Joo,Cho, Young-Jae,Yoo, Han-Kyu 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.5

최근 터널의 건설심도는 점차 깊어지고 길이 및 단면은 증가하는 추세를 보이고 있다. 따라서 굴착 직후 주변 지반의 지압에 대해 보다 높은 지보효과를 발휘하고 지표침하 억제효과가 있는 조기고강도 숏크리트에 대한 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 3차원 수치해석을 통해 조기고강도 숏크리트의 지보성능을 분석하여 실제 현장에서의 적용가능성을 높이고자 일반 숏크리트와 같은 지보효과를 발휘하는 조기고강도 숏크리트 라이닝의 두께를 추정하기 위해서 조기고강도 숏크리트 라이닝의 두께를 5단계로 변경하며 해석을 수행하여 지보성능을 분석하였다. 또한 숏크리트가 경화될 때까지 지반을 지지하기 위하여 설치하는 강지보재를 조기에 강도발휘가 가능한 조기고강도 숏크리트로 대체할 수 있는 가능성을 판단하였다. 수치해석 결과, 조기고강도 숏크리트는 지반조건이 불리할수록 지반변위 억제 효과가 증대되며 강지보재의 숏크리트 경화 전 지보효과를 보완할 수 있을 것으로 판단하였다. Now-a-days, the trend in constructing tunnels is to build more deeper, more longer tunnels of greater cross-sections. That's why, the demand of "Early-high-strength shotcrete" is very high because of their advantage of attaining higher strength immediately after excavation, which controls the ground subsidence. So, this study reveals the supporting phenomena of early-high-strength shotcrete, using three-dimensional numerical analysis. The crux of this study can be applied practically in construction sites also. Support Performance of two different qualities of shotcrete was checked out, by keeping the general shotcrete's thickness constant and comparing it with early-high-strength shotcrete's thickness decreasing it gradually in five steps, and analysing/comparing the support performance in all cases. Effect of using early-high-strength shotcrete was analysed to save the cost of steel sets, which are widely used for supporting the ground before the hardening of general shotcrete. The results of numerical analysis on the performance of early-high-strength shotcrete show that, it behaves more effectively under worse ground conditions and it can support the ground more conveniently than steel sets, before the shotcrete is hardened.

슬러리형 급결제를 활용한 현장적용 숏크리트의 역학적 성능 및염해저항성 평가

김현욱,유용선,한진규,정철우 한국건축시공학회 2018 한국건축시공학회지 Vol.18 No.6

The purpose of this research is to develop a slurry-type accelerator that contains various beneficial properties suchas reduction of dust generation, lower alkalinity, early age strength development, etc., and uses such slurry typeaccelerator to produce high performance shotcrete that present excellent resistant against chloride ion penetration. Inthis work, shotcrete mixtures of 0.44 and 0.338 water-to-binder ratio (w/b) were produced at construction site usingslurry-type accelerator. The mechanical properties and chloride ion penetration resistance of such shotcrete (includingbase concrete) were evaluated. According to the experimental results, the slurry-type accelerator was successfullyused to produce both w/b 0.44 and 0.338 shotcretes. The 1 day and 28 day compressive strength of shotcrete werefound to be closer to or higher than 10MPa and 40MPa, respectively. The w/b 0.338 shotcrete that used 40%replacement of blast furnace slag showed lower compressive strength than w/b 0.44 shotcrete without any mineraladmixture at 1 day. However, the compressive strength with 40% blast furnace slag increased significantly at 28 day. Moreover, there was more than 50% increase in chloride ion penetration resistance with blast furnace slag, showingits strong potential for higher performance shotcrete application. 본 연구의 목표는 숏크리트 타설시의 분진 발생 문제, 낮은 알칼리도의 유지를 통한 환경부하 감소 및 시멘트 광물계가 가지는 빠른 초기강도 발현의 특성을 동시에 가지는 슬러리형 급결제를 개발하고, 이를 활용하여 고성능 내염해성숏크리트의 현장 타설에 적용하는 것이다. 본 연구에서는물결합재비 0.44 및 0.338의 두 종류의 숏크리트 배합에대하여 슬러리형 급결제를 현장 적용시켰으며, 현장에서 얻은 숏크리트 및 숏크리트용 베이스 콘크리트 시험체의 강도및 내염해성을 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면, 슬러리형 급결제는 두 종류의 숏크리트 배합에 모두 성공적으로적용 되었으며, 이를 이용하면 1일 강도 10MPa 28일 강도40MPa급의 고성능 숏크리트의 제조가 가능한 것을 확인하였다. 물결합재 0.338의 숏크리트 배합에서, 고로슬래그 미분말의 활용시 1일강도는 물결합재비 0.44의 숏크리트 배합보다 다소 낮게 나타났으나, 28일 재령에서의 강도가 현저히역전되었으며, 염해저항성이 크게 개선되는 것을 확인하여,고로슬래그 미분말이 고성능 내염해성 숏크리트의 개발에성공적으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

다발형 폴리아미드섬유 보강 숏크리트 현장 적용성 평가

윤지현,전중규,전찬기,이수철,Yoon, Ji-Hyun,Jeon, Joong-Kyu,Jeon, Chan-Ki,Lee, Soo-Choul 한국건설순환자원학회 2012 한국건설순환자원학회지 Vol.7 No.2

터널현장의 숏크리트 시공에 사용되는 강섬유 보강 숏크리트는 강섬유의 강성이 크고 중량이 무거워 숏크리트 시공상 어려움이 있으며, 강섬유의 부식과 높은 반발률 등이 개선사항으로 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 강섬유 보강 숏크리트의 단점을 개선하기 위하여 폴리아미드섬유를 혼입한 숏크리트를 제안하고, 현장 적용성 평가를 위하여 시험시공 결과를 제시하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 폴리아미드섬유 보강 숏크리트의 역학적 성능은 국내의 터널관련 설계기준을 만족하며, 기존 강섬유 보강 숏크리트와 동등 수준의 역학적 성능을 나타내었다. 2) 폴리아미드섬유 보강 숏크리트는 강섬유 보강 숏크리트에 비해 시공시 반발률이 저감되어 시공성 뿐만 아니라 경제성, 품질, 친환경성 측면에서 우수한 숏크리트라 할 수 있다. Steel fiber reinforced shotcrete in tunneling construction has some problems in terms of constructability, durability and lots of rebound wastage. In order to resolve these problems, this pater proposes polyamide fiber reinforced shotcrete technology. And this paper presents the results of experimental construction of the polyamide fiber reinforced shotcrete technology. The results of the study are as follows. 1. The polyamide fiber reinforced shotcrete suggested in this paper shows outstanding mechanical performance that meets various Korean tunnel construction design criteria. 2. In addition, the results of experimental constructions show that the polyamide fiber reinforced shotcrete creates less rebound and wasted product than the steel fiber reinforced shotcrete. Based on the above results, it is concluded that the polyamide fiber reinforced shotcrete technology can be used as economical and environmentally friendly construction of tunnel.

고품질 혼화재와 급결제를 적용한 고강도 숏크리트의 현장실험 연구

마상준(Ma Sang-Joon),김동민(Kim Dong-Min) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.2

국내 숏크리트 강도기준은 고강도 숏크리트의 개발과 적용이 활발한 유럽과 비교해 볼 때 상대적으로 낮게 설정되어 있어서 고강도 숏크리트의 품질을 평가하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 국내 숏크리트의 강도증진과 장기 내구성을 향상시킬 수 있는 방법을 모색하기 위해 현장실험을 실시하였다. 현장실험은 고품질 혼화재와 고성능 급결제를 적용한 고강도 숏크리트를 지향하였고, 숏크리트의 강도증진에 미치는 혼화재와 급결제의 영향을 파악하고자 하였다. 그리고 유럽통합규격(EFNARC)에 의거하여 품질평가를 수행하였는데, 실험결과 알칼리프리계 급결제를 사용한 경우의 초기강도 증진율이 90~97%로 가장 높게 나타나 초기강도 증진효과에 알칼리프리계 급결제가 효과적이었다. 또한, 실리카 흄을 혼입한 숏크리트는 압축강도가 45.2~55.8㎫, 휨강도가 5.01~6.66㎫로 혼입하지 않은 경우에 비해 각각 37~79%, 17~61% 강도증진 효과가 나타났고, 실리카 흄 치환율은 7.5~10%일 때 강도증진 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 현장실험 결과 국내 숏크리트의 고강도화를 위해서는 알카리프리계 급결제와 실리카 흄과 같은 고품질 혼화재의 사용이 필요할 것으로 판단된다. The strength standard of shotcrete in Korea is relatively lower than that in Europe where high-strength shotcrete has been developed and actively applied to the common practice, so it is hard to test a quality of high-strength shotcrete. In this study, field test was performed to find a solution improving the strength and a long-term durability on domestic shotcrete. In field test, a high-strength shotcrete was produced using high-quality additions and accelerators, and an effect of additions and accelerators was observed. In addition, quality test based on EFNARC was also performed. As a result of field test, a promotion ratio of early strength is 90~97% in case of using alkali-free accelerators, therefore, alkali-free accelerators had an effect on an increase of early strength on shotcrete. A compressive strength of shotcrete using Micro-silica fume was 45.2~55.8㎫ and flexible strength was 5.01~6.66㎫, so a promotion ratio of strength was 37~79%, 17~61% respectively. It was showed that increment effect of strength by the silica fume replacement of 7.5~10% for cement mass was remarkable. As a result of test, it was possible to apply high-strength shotcrete to the domestic practice using high-quality additions such as Micro-silica fume and accelerators such as alkali-free.

목업 테스트를 통한 숏크리트용 섬유 그물망 일체형 터널 지보시스템의 현장 적용성 평가

김지영(Jiyoung Kim),최성철(Seongcheol Choi) 한국건설순환자원학회 2020 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.8 No.1

본 연구에서는 그물망 형태의 터널 지보용 섬유 및 섬유 그물망 지보재용 숏크리트를 포함하는 터널 지보용 섬유 그물망 지보재와 지보재간의 일체화 기술로 구성된 숏크리트용 섬유 그물망 일체형 터널 지보시스템을 개발하였다. 또한, 개발된 터널 지보시스템의 현장 적용성을 평가하고 강섬유 보강 숏크리트의 성능과 비교하기 위하여, 터널 모사 구조물을 대상으로 부재 실험(mock-up test)이 수행되었다. 그 결과, 굵은 골재가 포함된 숏크리트(S20A5RP10-C)의 경우 섬유 그물망과의 부착성능 저하로 인해 2차 숏크리트가 시공 도중 탈락됨으로써 과도한 리바운드율이 발생되었으며, 강섬유 보강 숏크리트의 경우 강섬유의 뭉침 현상 및 압송성 저하로 인해 숏크리트의 타설량이 목표치에 미치지 못하였다. 한편, 본 연구를 통해 개발된 모르타르 숏크리트(S20A5RP10-M)의 타설량 및 섬유 그물망의 설치 위치가 목표치에 거의 근접하였으며, 강섬유 보강 숏크리트에 비해 낮은 리바운드율이 발생하였다. The present study developed shotcrete for fiber-net integrated tunnel support system, which consists of fiber-net support materials including netlike fiber and shotcrete and integration technology between support materials. In addition, in order to evaluate the field applicability of the developed tunnel support system and compare with the performance of steel fiber reinforced shotcrete, mock -up test was conducted on the mock -up structure. The test results show that in the case of shotcrete containing coarse aggregate(S20A5RP10-C), the excessive rebound rate occurred as the secondary shotcrete was dropped during construction due to the degradation in bond performance with fiber-net. Also, in the case of steel fiber reinforced shotcrete, the amount of cast shotcrete fell short of target value due to the fiber ball and the degradation of pumpability. On the other hand, the amount of cast mortar shotcrete(S20A5RP10-M) and the installation position of fiber-net were almost close to the target values, and the lower rebound rate occurred compared to the steel fiber reinforced shotcrete.

구조용 합성섬유 보강 숏크리트 휨인성 평가에 관한 연구

문경선,김석진,김연덕,민병헌,김상환 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.3

This study deals with shotcrete reinforcing performance according to the amount of synthetic fiber (PP fiber) and proper evaluation method. The shotcrete compressive strength, flexural strength and flexural toughness were tested by setting the mixing amounts of steel fiber (37.0 kg/m3) and synthetic fiber (PP fiber) as parameters (5.0 kg/m3, 7.0 kg/m3 and 9.0 kg/m3). Particularly, circular panel flexural toughness test (Road and Traffic Authority, RTA) was performed to evaluate the shotcrete energy absorption capacity. As a result, the compressive strength and the bending strength of the steel fiber reinforced shotcrete were large, but the flexural toughness of the synthetic fibe (PP fiber) reinforced shotcrete was large. Therefore, synthetic fiber (PP fiber) reinforced shotcrete is considered to have a reinforcing effect comparable to that of steel fiber reinforced shotcrete. Analysis of the relationship between the flexural toughness and the energy absorption capacity of synthetic fiber (PP fiber) reinforced shotcrete revealed that the energy absorbing ability is exhibited at a flexural toughness lower than the allowable standard (3.0 MPa). (Class A: 2.55 MPa = 202J, Class B: 2.72 MPa = 282J, Class C: 3.07 MPa = 403J). As a result of this study, it can be concluded that the actual shotcrete support performance can be evaluated by evaluating the support performance of the shotcrete measured at less than the allowable standard (3.0 MPa) at the actual tunnel site. 본 연구는 구조용 합성섬유(PP섬유) 혼입량에 따른 숏크리트 보강성능과 적정한 평가방법에 관한 것으로, 강섬유(37.0 kg/m3)와 구조용 합성섬유(PP섬유) 혼입량을 매개변수(5.0 kg/m3, 7.0 kg/m3, 9.0 kg/m3)로 설정하여 숏크리트 압축강도, 휨강도 및 휨인성 시험을 수행하였다. 특히, 판상의 숏크리트 에너지 흡수능력을 평가하기 위하여 원형 패널 휨인성시험(Road and Traffic Authority, RTA)을 수행하였다. 검토결과, 압축강도 및 휨강도는 강섬유 보강 숏크리트가 다소크나, 실질적인 숏크리트 보강성능를 나타내는 휨인성은 구조용 합성섬유(PP섬유) 보강 숏크리트가 큰 것으로 분석됨에 따라, 강섬유 보강 숏크리트 대비 동등 이상의 보강효과를 발휘하는 것으로 검토되었다. 또한, 구조용 합성섬유(PP섬유) 혼입량에 따른 휨인성 및 에너지 흡수능력 상관관계에 의하면, 보시편 휨인성 시험(KS F 2566)의 허용기준 3.0 MPa 이하조건에서 에너지 흡수능력이 발휘(A등급: 2.55 MPa = 202J, B등급: 2.72 MPa = 282J, C등급: 3.07 MPa = 403J) 되는 것으로 검토되었다. 국내 터널현장에서 보수적으로 측정되는 강도개념의 숏크리트 휨인성(>3.0 MPa)을 본 연구의숏크리트 에너지 흡수능력 상관관계로 지보성능을 평가할 경우, 보다 실질적이고 신뢰도 높은 숏크리트 지보성능 평가가 가능할 것으로 판단된다.

충격 반향 기법을 이용한 숏크리트 배면 접착 상태 평가에 관한 수치해석적 연구

송기일,조계춘,장석부,Song, Ki-Il,Cho, Gye-Chun,Chang, Seok-Bue 한국터널지하공간학회 2008 한국터널지하공간학회논문집 Vol.10 No.2

숏크리트는 터널에서 사용되는 중요한 지보재이다. 숏크리트와 암반의 접착상태는 터널의 안정성 및 사용성에 큰 영향을 끼치는 중요한 평가 요소이다. NATM공법을 이용한 터널 굴착시 굴착면 빛 벤치부에서 발파에 의해 숏크리트가 부착력을 잃고 암반으로부터 탈락되거나 공동이 형성되는 경우 숏크리트 자체의 파괴뿐만 아니라 터널의 전체적인 안정에도 악영향을 미친다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실, 그리고 공동으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 시험인 충격반향기법(Impact-Echo)을 이용하여 숏크기트와 암반의 접착상태를 평가하고자 하였다. 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 충격반향시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석으로부터 획득된 신호를 시간영역, 주파수 영역 및 시간-주파수 영역에서 각각 해석하여 숏크리트와 암반의 접착상태에 따른 신호특성을 분석하였다. 분석결과 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 시간영역 신호의 최대 진폭 이후 첫 진폭이 커지며, 주파수 영역에서 최대 에너지가 커진다. 또한 뚜렷한 공진 주파수가 나타나므로 숏크리트의 두께의 역산이 가능해진다. 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타낸다. 또한 완전 접착조건에서 지반 종류에 따른 신호특성도 분석하였다. 지반조건이 불량할수록 시간-주파수 영역에서 시간축과 평행한 윤곽선의 길이가 길어지며 그 주파수 대역은 10 kHz 이하의 저주파수 영역에서 나타난다. Shotcrete is one of the main support materials in tunnelling. Its bonding state on excavated rock surfaces controls the safety of the tunnel: De-bonding of shotcrete from an excavated surface decreases the safety of the tunnel. Meanwhile, the bonding state of shotcrete is affected by blasting during excavation at tunnel face as well as bench cut. Generally, the bonding state of shotcrete can be classified as void, de-bonded, or fully bonded. In this study, the state of the back-surface of shotcrete is investigated using impact-echo (IE) techniques. Numerical simulation of IE technique is performed with ABAQUS. Signals obtained from the IE simulations were analyzed at time, frequency, and time-frequency domains, respectively. Using an integrated active signal processing technique coupled with a Short-Time Fourier Transform (STFT) analysis, the bonding state of the shotcrete can be evaluated accurately. As the bonding state worsens, the amplitude of the first peak past the maximum amplitude in the time domain waveform and the maximum energy of the autospectral density are increasing. The resonance frequency becomes detectable and calculable and the contour in time-frequency domain has a long tail parallel to the time axis. Signal characteristics with respect to ground condition were obtained in case of fully bonded condition. As the ground condition worsens, the length of a long tail parallel to the time axis is lengthened and the contour is located in low frequency range under 10 kHz.

대단면 암반터널의 안정성에 미치는 숏크리트 부착강도의 영향에 관한 연구

장석부,홍의준,문상조,Chang, Seok-Bue,Hong, Eui-Joon,Moon, Sang-Jo 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.4

암반에 건설되는 대단면 터널에서 숏크리트의 부착강도는 암반탈락 방지와 발파진동에 의한 숏크리트 탈락방지에 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 숏크리트 부착강도는 압축강도에 비하여 설계 및 시공단계에서 중요한 요소로 고려되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 숏크리트 부착강도가 대단면 암반 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 먼저, Holmgren의 punch-loaded 시험조건을 모사한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 부착강도에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과, 숏크리트의 최대지지력은 숏크리트층과 블록간의 부착 강도와 선형 비례관계를 보임을 확인하였다. 또한, 숏크리트층과 굴착면에 부착강도를 고려하는 경우와 기존의 완전부착 조건에 대한 개별요소해석을 수행하여 숏크리트 부착강도의 영향을 검토하였다. Shotcrete adhesive strength in large section tunnels in jointed rock masses plays an important role in preventing rock block from falling and shotcrete debonding due to blasting vibration. Nevertheless, it has not been considered as a major factor such as shotcrete compressive strength in design and construction. For this reason, the purpose of this study is to analyze the effect on shotcrete adhesive strength for large-sectioned tunnels. First, the parametric study using numerical model similar to Holmgren's punch-loaded test was executed for various range of adhesive strength. It shows that the shotcrete bearing capacity is linearly proportioned to the adhesive strength between shotcrete layer and blocks. And then, distinct element analysis of a jointed rock tunnel for an adhesive strength of 1 MPa and a conventional fully-bonded condition between the shotcrete layer and the excavation face was compared in order to evaluate the effect of the shotcrete adhesive strength.