암반분류방법 비교해보자

암반분류방법 비교

 

Geomechanics 암반분류의 RMR값과 Q-system의 Q값과의 상관관계를 검토하기 위해 68개소의 스칸디나비아, 28개소의 남아프리카, 21개소의 미국, 카나다, 오스트리아, 유럽 등 모두 117개소의 시범조사를 통해 여기에서 RMR과 Q와의 상관성은

RMR = 9 In Q + 44로 나타났다.

그러나 이로부터 약 2년후 뉴질랜드에서 상술한 3개의 암반분류에 대하여 다음과 같은 관계가 있음을 조사한 바 있다.

- RMR = 13.5 log Q + 43

- RSR = 0.77 RMR + 12.4

- RMR = 13.3 log Q + 46.5

이와 같이 어떤 암반의 stand-up time과 maximum unsupported span과의 관계를 비교해보면 geomechanics 분류방법이 Q-system보다 더욱 안전한 방법으로 밝혀졌는데 이것은 Q-system이 일반적으로 좋은 암반을 대상으로 해서 스칸디나비아에서 개발되었고, 반면에 geomechanics 분류방법은 오랫동안의 터널굴착 경험을 통해서 남아프리카에서 개발된 각기 다른 터널링 실무의 차이점 때문인 것으로 보아진다.

그러나 상술한 각기 다른 암반분류방법의 상관성이 밝혀졌다 하더라도, 어떤 지역에 대한 조사를 할 때에는 한가지 암반분류방법을 이용해서만 조사할 것이 아니라, 적어도 2가지 이상의 분류방법을 적용해서 그 정도를 분석하고 비교,검토 해야만 한다.

 

 암반분류 방법의 단계별 터널설계과정

 

1) RSR concept

RSR concept 방법은 A, B, C의 3개의 parameter를 결정해서 암반을 분류하는 방법이다.

▪ 단계 1. 계획된 터널노선을 따라서 지질조건이 비슷하거나 보강이 필요한 지역끼리 구분(암반상태가 현저히 다른 지역이 아닌 경우에는 터널보강공법을 변경하는 것은 바람직하지 않으며, 암반상태가 현저히 달리 나타날 경우 에는 새로운 지역으로 구분)

▪ 단계 2. A, B, C의 4개의 parameter를 이용해서 각 지역별로 parameter를 결정하고, 이들을 합해서 RSR값 결정 (RSR = A + B + C)

▪ 단계 3. 터널규모에 따른 적절한 보강공법 선정

▪ 단계 4. Rock load 추정

 

2) Geomechanics 분류

Geomechanics 분류방법으로 암반의 RMR값, stand-up time과 maximum unsupported span, 보강방법, in-situ deformation modulus, cohesion, friction을 선정할 수 있다.

▪ 단계 1. 계획된 tunnel route를 따라서 비슷한 지질조건이나 동일보강이 필요한 지역끼리 구분

▪ 단계 2. 분류양식을 이용하여 각 지역에 대한 6개의 parameter에 대한 rating과 RMR값을 결정

▪ 단계 3. 결정된 RMR값에 따른 maximun unsupported span 결정 (결정된 span이 계획된 터널의 span보다 작을 경우에는 heading, bench 혹은 multidrift 으로 굴착)

▪ 단계 4. 계획된 터널 span의 stand-up time 결정 (RMR값과 span의 교차점이 하한선 이하에 위치하면 보강이 필요없고, stand-up time이 부족하면 적절한 보강을 해야만 함)

▪ 단계 5. 보강공법도표를 이용 적절한 터널보강공법을 선정 (permanent support)

▪ 단계 6. 기초설계를 위한 조사일 경우 암반의 in-situ deformation modulus 결정

▪ 단계 7. tunnel portal의 암반사면 조사일 경우에는 암반의 점착력과 내부마찰각을 결정

▪ 단계 8. 특별히 주의가 필요한 터널구간에는 건설기간 중에 monitoring 계획 수립

 

3) Q-system (Q-system)

Q-system을 이용하여 암반분류를 하게 되면 터널이나 대규모의 지하 chamber의 보강공법을 설계할 수 있다.

▪ 단계 1. 계획된 tunnel route를 따라서 비슷한 지질조건이나 동일보강이 필요한 지역까리 구분

▪ 단계 2. 분류양식을 이용해서 각 parameter에 대한 rating과 Q값 결정

▪ 단계 3. excavation category에 따른 ESR값 선정

▪ 단계 4. Q값 및 tunnel span에 대한 ESR비(등가치수)를 고려한 지보설치여부 결정에 따라 support category 결정

▪ 단계 5. support category 별 보강공법을 결정하고 rockbolts의 길이를 계산 (Permanent support)

▪ 단계 6. span과 보강공법을 비교하기 위한 support pressure 결정

▪ 단계 7. 가능한 stand-up time과 maximum unsupported span을 추정