KR101722934B1

KR101722934B1 - 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법

Info

Publication number: KR101722934B1
Application number: KR1020160122873A
Authority: KR
Inventors: 서용석; 윤현석; 문성우
Original assignee: 충북대학교 산학협력단
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2036-09-26

Abstract

파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법이 개시되어 있다. 본 발명은 터널 굴진면에서 암반의 암질지수(RQD)와 절리군 수(Jn)를 산정하는 단계; RQD/Jn을 계산하는 단계; 및 계산된 RQD/Jn 산정값의 범위에 따라 지질상태와 점하중 지수(Is₅₀)를 구분하여 암반을 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법{ENGINEERING GEOLOGICAL ROCK CLASSIFICATION METHOD OF DISINTEGRATED ROCK}

본 발명은 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단층과 같은 취성 매커니즘의 지구조적 작용이나 물리적 작용에 의해 풍화된 파쇄암에서 암반의 불연속면 특성에 따라 다른 지질상태를 보이기 때문에 이를 이용하여 암반을 분류할 수 있도록 한 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법에 관한 것이다.

터널에서의 암반분류는 관찰과 단순한 측정방법을 이용해 암반의 특성을 정량적으로 평가하고, 설계에 쉽게 적용하기 위한 목적으로 지난 수십년동안 발전해왔다(Palmstrm and Stille, 2007). 많은 암반 분류 방법 중 암반등급(RMR; Bieniawski, 1973)과 Q system (Barton et al., 1974)은 가장 널리 이용되는 경험적이고 정량적인 암반분류 방법이다. Riedmller and Schubert (1999)는 이 두 방법이 단순하고 실용적으로 적용할 수 있는 훌륭한 암반 분류 방법이지만 모든 암종에 보편적으로 적용되고, 암반의 붕괴 유형과 지반-지보의 상호작용에 대한 고려가 미흡하기 때문에 불균질하고 불량한 암반에서 잘못된 결과를 도출할 수 있다고 지적하였다. 도 1은 위험지반에서 암반등급(RMR)과 Q system의 적용에 어려움이 있음을 보여주는 본 대상 터널의 굴진면 사진이다. 도 1a는 완전히 파쇄되어 있는 암반이고, 도 1b는 잔류토의 형태로 분해되어 있는 암반이다. 즉, 이 두 암반은 서로 다른 지질 상태를 보이고 있기 때문에 터널을 굴착할 때 암반의 거동이 다를 수 있지만 암반등급(RMR_basic)은 23, Q value는 0.017로 동일하게 평가되었다. 그리고 두 암반 모두 상태가 매우 불량함에도 불구하고 암반등급(RMR_basic) 결과가 Ⅳ 등급으로 평가되었다. 많은 연구자들은 이런 단점들을 극복하기 위해 다양한 방법을 이용한 접근을 통해 새로운 암반 분류법을 제시하였다.

Gonzlez de Vallejo (1983)는 암반의 응력 상태를 고려하지 않은 기존의 암반등급(RMR; Bieniawski, 1973; 1979)의 단점을 극복하기 위해 원지반 강도비와 지구조 운동과 관련된 암반의 응력 상태를 추가한 surface rock clssification (SRC)을 개발하였다. 그리고 Unal and Ozkan (1990)과 Unal (1996)은 점토로 충전되어 있는 위험지반에서의 강도를 충분히 반영하지 못하는 암반등급(RMR)의 단점을 보완하기 위해 내구성 지수를 이용하여 암석의 풍화 특성을 결정할 것을 제안하였고, 그에 따른 조정 인자를 반영한 수정된 암반등급(M-RMR)을 소개하였다.

한편 Palmstrm (1995a; 1995b)은 암반의 강도를 나타내기 위하여 불연속면에 의한 변수를 고려한 암반지수(RMi)를 소개하였다. 이 분류 방법에서 절리의 거칠기(jR)와 절리의 변질계수(jA)는 Q system의 절리면 거칠기수(Jr), 절리 변질수(Ja)와 거의 유사한 특징을 가지고 있다. 그러나 Singh and Goel (1999)은 암반지수(RMi)가 단지 암반의 압축강도를 표현하는 것으로 제한되어 있어 다양한 물질과 결점이 복잡하게 조합된 암반의 강도를 평가하기에는 정확하지 않다고 지적하였다. 또한 Kumar (2002)는 암반의 강도를 평가할 때 Q system에 의한 평가가 암반지수(RMi)보다 더 좋은 결과를 보인다는 것을 증명하였다. 앞에서 기술한 암반분류 방법들은 터널에서의 많은 설계 및 시공 자료 등을 분석하여 개발된 것으로서 암반의 공학적 특성에 대해 정량적으로 접근하려고 노력하였다.

그러나 이 방법들은 암반의 지구조적 작용과 지질구조와 같은 지질학적 관점에서의 분석 결과를 충분히 반영하지 못하고 있고, 위험지반에서 0 또는 의미없는 값을 도출한다는 단점을 가지고 있다(Marinos et al., 2005). 이런 이유로 Hoek and Brown (1997)과 Hoek et al. (1998)은 지질 상태에 대한 육안 검사만으로 암반의 강도를 간단히 평가할 수 있는 지질학적 강도지수(GSI)를 차트와 함께 소개하였고, Marinos and Hoek (2001)는 해성퇴적암(flysch) 지반의 연구 결과를 바탕으로 불균질한 암반에서 적용할 수 있는 확장된 지질학적 강도지수(GSI) 차트를 개발하였다. 이 분류 방법은 암반의 지질 구조와 불연속면의 상태(거칠기, 변질도)를 평가하여 지질학적 강도지수(GSI)를 결정할 수 있고, 경험이 많은 엔지니어나 지질학자에 의해 신속하고 간단하게 암반을 분류할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 Marinos et al. (2005)는 지질학적 강도지수(GSI)가 높은 이방성을 보이는 엽리상 또는 전단된 암반에서 신중하게 사용되어야 하고, 풍화로 인해 절리와 지질 구조가 없어진 흙과 같은 상태가 되었다면 적용할 수 없다고 설명하였다. 이와 같이 현재까지 개발된 암반분류 방법들은 대부분 불연속면의 특성과 암석의 강도에 바탕을 두고 개발되었으며(Gokceoglu and Aksoy, 2000), 서로의 평가 항목에 대한 부족한 점을 보완하고 수정함으로써 발전하였다. 또한 이 방법들은 지질학적 및 지질공학적 불확실성을 경험적이고 관찰적으로 접근함으로써 갑작스러운 지질학적 변화에 효과적으로 대처하고, 즉각적으로 지보 대책을 수립할 수 있는 보편적인 방법들이다(Singh and Goel, 1999). 그러나 상기의 방법들을 이용한 평가 결과는 터널 내에 위험지반이 분포할 때 지질상태 및 공학적 특성을 고려하지 못하고 단지 불량한 암반 또는 Ⅳ∼Ⅴ등급으로만 결정된다. 도 2는 이런 예를 보여주는 그래프로서 위험지반이 분포하는 본 대상 터널의 55개 굴진면에서 암반등급(RMR)과 Q system을 적용한 결과이다. 평가 결과, 암반등급(RMR)은 3개의 굴진면을 제외하고 30 이하의 Ⅳ, Ⅴ등급으로 평가되었고(도 2a), Q value는 대부분 0.1 이하의 '극히 불량'과 '예외적으로 불량'으로 평가되었다(도 2b). 또한 암반등급(RMR)과 Q system의 암반 등급별로 암석의 대표적인 공학적 특성 중 하나인 점하중지수(Is₅₀)를 분석한 결과, 암반 등급과 점하중지수(Is₅₀)는 상관성을 보이지 않는다(도 3). 특히, 점하중지수(Is₅₀) 1.0 MPa 이하의 매우 낮은 강도를 가지는 암반에서 암반등급(RMR) 등급으로 평가된 굴진면은 21개로 등급 평가된 15개의 굴진면보다 더 많고(도 3a), Q system 평가 결과도 '극히 불량'으로 평가된 굴진면이 '예외적으로 불량'으로 평가된 굴진면보다 더 많은 것으로 나타났다(도 3b).

따라서, 터널 굴착 중 보강공법을 결정하기 위한 굴진면의 암반 분류 시 일반적으로 이용되는 암반등급(RMR) 또는 Q-system과 같은 암반 분류 방법은 암반의 지질 상태 및 특성, 풍화유형 등을 고려하지 못하는 단점이 있어 불량 등급 이하(RMR 30 이하 또는 Q-system 1.0 이하)의 위험지반에 대한 암반 분류 시 의미 있는 암반의 분류가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0185657호(1998.12.28) 2. 대한민국 등록특허공보 제10-0418134호(2001.01.29)

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 단층과 같은 취성 매커니즘의 지구조적 작용이나 물리적 작용에 의해 풍화된 파쇄암에서 암반의 불연속면 특성에 따라 다른 지질상태를 보이기 때문에 이를 이용하여 암반을 분류할 수 있도록 한 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법은,

터널 굴진면에서 암반의 암질지수(RQD)와 절리군 수(Jn)를 산정하는 단계; RQD/Jn을 계산하는 단계; 및 계산된 RQD/Jn 산정값의 범위에 따라 지질상태와 점하중 지수(Is₅₀)를 구분하여 암반을 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 점하중 지수(Is₅₀) 산정은 아래의 식으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

Is₅₀ = 1.8 (RQD/Jn)² + 1.6 (RQD/Jn) + 0.5 (R²= 0.94)

상기 암반을 분류하는 단계는 3가지 유형으로 분류하는 것을 포함하며,

유형 Ⅰ은 RQD/Jn가 0∼0.5이고, 유형 Ⅱ는 RQD/Jn가 0.5∼1.0이며, 유형 Ⅲ은 RQD/Jn가 1.2∼1.6인 것을 특징으로 한다.

상기 암반을 분류하는 단계에 있어서,

유형 Ⅰ은 점하중지수(Is₅₀)가 1 MPa 이하이고, 유형 Ⅱ는 점하중지수(Is₅₀) : 1∼4 MPa이며, 유형 Ⅲ은 점하중지수(Is₅₀)가 2∼14 MPa 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 단층과 같은 취성 매커니즘의 지구조적 작용이나 물리적 작용에 의해 풍화된 파쇄암에서 암반의 불연속면 특성에 따라 다른 지질상태를 보이기 때문에 이를 이용하여 암반을 분류할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, RQD가 15 이하의 연약한 암반 또는 균열이 많고, 절리가 많이 발달된 암반을 분류할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 다른 지질상태를 보이는 굴진면에서 암반등급(RMR)과 Q system이 동일하게 평가된 연구 대상 터널의 굴진면. 각 굴진면에서 나타나는 암종과 지질구조, 풍화 형태는 완전히 다르고, 매우 불량한 암반임에도 불구하고 암반등급(RMR_basic)은 23(등급), Q value는 0.017로 암반등급(RMR)과 Q system의 적용 결과가 각각 동일하게 평가되었다. (a) 안산암으로 구성된 파쇄된 암반, 그리고 (b) 화강암으로 구성된 분해된 암반.
도 2는 위험지반이 분포하는 본 연구터널의 55개 굴진면에서 암반등급(RMR)과 Q system을 적용한 결과. (a) 암반등급 점수에 따른 굴진면의 개수, (b) Q 값에 따른 굴진면의 개수.
도 3은 위험지반이 분포하는 본 연구터널의 55개 굴진면에서 암반등급(RMR)과 Q system의 암반 등급에 따른 점하중지수(Is₅₀)를 분석 결과. (a) 암반등급(RMR)에 따른 점하중지수와(Is₅₀)굴진면 개수, 그리고 (b) Q system 분류에 따른 점하중지수와(Is₅₀₎굴진면 개수.
도 4는 연구 터널에서 보이는 암반의 풍화형태 및 주요 지질구조. (a) 연구 터널에서 분석한 굴진면의 평면도상 위치와 주요 단층. (b) 주요 단층과 절리들의 평사투영해석 결과. 주로 북서∼북북동 방향을 보인다. (c) S10과 S11 사이에 위치한 굴진면 사진. F1 단층을 기준으로 좌측부가 심하게 파쇄되었다. (d) S9와 S10 사이에 위치한 굴진면 사진. 단층 주변으로 점토를 협재한 구간이 존재한다. (e) S12와 S13 사이에 위치한 굴진면 사진. 단층 F3가 F2에 의해 단절되었고, 굴진면의 좌측부는 점토를 함유한 구간이고, 우측 상부는 심하게 파쇄되었다.
도 5는 연구 대상 터널에서 각 유형별 굴진면 사진과 지질상태를 간단히 나타낸 개요도 및 암질지수/절리군 수(RQD/Jn) 값. (a) 완전히 토사로 파쇄된 암반(S12), (b) 암맥 또는 점토대와 같은 매우 연약한 층을 협재하고 절리가 매우 조밀하게 발달되어 있는 암반(S8), (c) 절리가 매우 조밀하게 발달되어 있는 암반(S5), 그리고 (d) 3개의 절리군이 발달되어 있는 암반(S2). 대부분의 절리는 단층운동의 영향으로 인해 점토와 토사를 충전물로 포함하고 있다.
도 6은 점하중 시험을 위한 시료채취 구역의 개요도. 점하중 시험에 이용된 시료는 터널 상반 굴진면의 10개 구역(2x2m)에서 골고루 채취하였다.
도 7은 파쇄암(disintegrated rock)에서 각 유형에 따른 점하중지수(Is₅₀). RQD/Jn은 표 1로부터 얻었고, 유형 Ⅱ는 암맥 또는 점토대와 같이 매우 연약한 층이 암반내에 협재되어 있는 지의 여부에 따라 2개로 구분된다. 점선은 RQD/Jn와 평균 점하중지수(Is₅₀) 사이의 단순회귀분석 결과이다.
도 8은 본 발명에 따른 각 유형별 설명과 지수들을 설명하여 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서, 대상 터널의 파쇄암이 분포하는 구간(도 4a)의 주요 지질은 안산암이고, 부분적으로 셰일과 혼펠스가 관찰된다. 단층과 암맥은 대상 구간의 굴진면에서 관찰되는 주요 지질구조이고, 이들의 주향은 주로 북서∼북북동 방향이다(도 4b). 또한 굴진면 상에서 관찰되는 단층의 주향과 경사를 분석한 결과, 최소 4번의 단층 운동이 있었던 것으로 판단된다. 그 결과 단층의 중심부는 암반이 심하게 파손되거나 대부분 점토 및 토사화되어 있고, 주변의 암반은 절리의 열림과 암석 균열이 발달하고 있다(도 4c∼4e).

그리고 절리 간격은 매우 조밀하고, 점토와 토사를 다량 포함하고 있다. 이런 특징들이 단층에서 나타나는 이유는 단층이 취성 변형 매커니즘이 우세한 전단대에서 파쇄 유동에 의해 변형되었기 때문이다(Davis and Reynolds, 1996; Fossen, 2010). 취성 변형은 응력이 집중되는 곳에서 지진과 같은 물리적 작용에 의해 순간적으로 암반을 파열시키고, 국지적으로 마찰미끌림, 단열에 의해 암석을 파쇄시키기 때문에 불연속면과 관련이 있다(Fossen, 2010). 절리 및 단층은 이런 취성변형과 관련된 대표적인 지질구조이고, 단층운동에 의해 연약화된 대상 구간의 암반은 파쇄된(Disintegrated) 풍화 유형을 보인다.

암반의 역학적 거동에 중요한 영향을 미치는 불연속면 특성은 간단한 조사를 통해 암반의 형태를 구분하고, 정량적인 접근이 용이한 장점이 있다(Karpuz and Pasamehmetolu, 1997). Tsoutrelist et al. (1990)와 Hoek et al. (1992)는 블록의 형태, 크기, 절리의 표면 특성이 불연속면이 포함된 암반의 강도 특성을 결정할 수 있는 중요한 변수이고, 이 변수들을 조사함으로써 암반의 평균적인 상태를 나타낼 수 있다고 주장하였다. 따라서 대상 구간의 암반은 단층에 의해 불연속면이 발달한 파쇄된(Disintegrated) 풍화 유형을 보이기 때문에 불연속면 조사 및 분석을 수행하였다. 불연속면의 조사 항목은 Q-system의 조사인자 중 불연속면의 특성과 관련된 암질지수(RQD, rock quality designation; Deere, 1963), 절리군의 수(Jn, joint set number), 절리면 거칠기 수(Jr, joint roughness number), 절리 변질 수(Ja, joint alteration number)을 선정하였고, 암질지수(RQD)와 절리군의 수(Jn)을 이용해 블록의 형태 및 크기를 결정하였다(Barton et al., 1974; Table 1^d)).

표 1은 대상구간에서의 굴진면들의 불연속면 특성을 분석한 결과이다. 분석 결과, RQD는 0∼14이고, 여러개의 단층이 지나가는 S11,12의 암반은 RQD가 0이다. RQD는 절리발달 정도를 평가하는 가장 일반적인 방법으로(Bieniawski, 1989) S11, 12에서 RQD가 0인 이유는 반복된 단층운동에 의해 암반이 심하게 파쇄된 단층의 중심부이기 때문이다(도 5a). 그리고 이 단층의 중심부와 인접한 굴진면 S8∼10, S13은 암반의 일부분만 거의 파쇄되었거나, 암맥 또는 점토대와 같은 매우 연약한 층이 협재되어 있다(도 5b). 한편 Jn은 단층의 중심부로부터 멀어질수록(S10 --> S1) 파쇄된 암석에서 heavily jointed 또는 sugar cube, three joint sets으로 변화한다(도 5). 한편 Jn은 단층의 중심부로부터 멀어질수록(S10 --> S1) 완전히 파쇄되어 토사화된 암반에서 절리가 매우 조밀하게 발달하거나 암편이 발달된 암반, 3개의 절리군이 발달된 암반으로 변화한다(도 5). 대부분의 절리는 단층운동의 영향으로 인해 점토와 토사를 두껍게 포함하고 있으며, 절리면 내에서 단층활면, 단층조선 등이 흔하게 관찰된다. 도 5는 대상 구간에서 출현하는 대표적인 굴진면을 지질특성에 따라 나타낸 것으로 RQD/Jn은 각 유형에 따라 명확히 구분된다.

각 굴진면에서의 점하중지수(Is₅₀)는 지질 및 불연속면 특성을 바탕으로 분석되었다. 본 발명에서 실시한 점하중 시험은 각 굴진면마다 10개씩의 암석을 굴진면 전체에서 골고루 샘플링하여 실시하였으며(도 6), 시료들은 불규칙한 형태이기 때문에 국제암반역학회(ISRM 1985)에서 제안한 보정을 이용해 점하중지수(Is₅₀)를 산정하였다.

표 2는 대상 구간에서의 지질상태를 유형별로 구분하고, 그에 따른 RQD/Jn과 Is₅₀의 분석 결과를 요약한 것이다. 도 7은 이 결과를 나타낸 그래프로서 Is₅₀는 RQD/Jn가 커질수록 증가하며, 값의 범위도 넓어지는 경향을 보인다. 또한 절리가 매우 발달된 암반 중 매우 연약한 층이 협재되어 있는 암반이 없는 암반보다 상대적으로 낮은 RQD/Jn과 Is₅₀를 보인다. 이것은 단층운동으로 인해 중심부에 가까울수록 단층면을 따라 연약한 층이 존재할 가능성이 높고, 암반이 심하게 파쇄되어 암편의 크기가 작아질 뿐만 아니라 암석의 강도도 매우 연약화되기 때문인 것으로 판단된다. 한편 RQD/Jn과 I₅₀의 평균 사이의 관계는 식 (1)로 표현될 수 있고, 이 상관관계는 약 0.94의 높은 결정계수(R²)를 보인다.

Is₅₀ = 1.8 (RQD / Jn)² + 1.6 (RQD / Jn) + 0.5 (R²= 0.94) (1)

본 발명에 따른 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법은 다음과 같다.

1. 터널 굴진면에서 암반의 RQD와 Jn 점수를 산정한다.

RQD는 지질공학 분야에서 흔히 이용되는 방법이고, Jn은 기존의 암반분류 방법인 Q system의 조사항목 중 하나로 아래의 방법으로 산정한다.

(a) 암질지수(RQD) : 암반 시추 시 획득한 시추코어 중 10cm 이상이 되는 코어 길이 합을 전체 시추길이로 나누어 백분율로 표기한 값

(b) 절리군 수(Jn) : Q system의 조사항목 중 하나로 아래 표 3 에 의해 점수를 부여한다.

등급	상태	Jn
A	괴상, 절리가 거의 없음	0.5~1.0
B	하나의 절리군	2
C	하나의 절리군과 방향성이 없는 절리	3
D	두 개의 절리군	4
E	두 개의 절리군과 방향성이 없는 절리	6
F	세 개의 절리군	9
G	세 개의 절리군과 방향성이 없는 절리	12
H	4개 이상의 절리군, 방향성이 없는 절리, 심하게 발달한 절리, 설탕 결정같은 모양	15
J	토양과 같이 파쇄된 암석	20

2. RQD/Jn을 계산한다.

3. 계산된 RQD/Jn 산정값의 범위에 따라 지질상태와 점하중 지수(Is₅₀)를 구분하여 암반을 분류한다.

상기 점하중지수(Is₅₀) 산정은 아래의 식으로 결정한다.

Is₅₀ = 1.8 (RQD/Jn)² + 1.6 (RQD/Jn) + 0.5 (R²= 0.94)

하기에는 각 유형별 RQD/Jn의 범위와 지질상태, 그에 따른 개략적인 점하중지수의 범위를 나타내고 있다.

<유형 Ⅰ>

- RQD/Jn = 0∼0.5

- 암반이 대부분 부서져 토사상태이거나 일부는 점토 및 토사화되어 자립성을 완전히 상실한 지질상태를 보인다.

- 또한 손으로 쉽게 암반으로부터 암석을 분리할 수 있을 정도로 연약화되어 있다.

- 점하중지수 (Is₅₀) : 1 MPa 이하

<유형 Ⅱ>

- RQD/Jn = 0.5∼1.0

- 암석은 신선하거나 약간 변색 및 변질되어 있고, 원암의 조직과 구조를 유지하고 있다. 대부분의 암반은 불연속면 내 토사 또는 점토 등으로 충전되어 있고, 몇몇 암반은 불연속면을 따라서 암맥, 토사 및 점토대와 같은 연약층이 존재할수도 있다. 지질해머로 타격시 5~10cm 크기의 암편으로 쉽게 부서지는 것이 특징이다.

- 점하중지수 (Is₅₀) : 1∼4 MPa

<유형 Ⅲ>

- RQD/Jn = 1.2∼1.6

- 불연속면 내에 부분적으로 토사 또는 점토 등이 충전되어 있으며, 암석 자체의 강도는 상당히 높으나, 암반 내 균열이 부분적으로 존재한다.

- 점하중지수 (Is₅₀) : 2∼14 MPa

또한, 분석 자료 전체를 대상으로 RQD/Jn과 각 RQD/Jn별 평균 점하중지수의 상관관계를 분석하면 도 7과 같이 유형 Ⅰ∼ Ⅲ 유형에서 측정된 RQD/Jn 값(x)과 점하중지수(Is₅₀) 평균값의 상관관계 그래프를 얻을 수 있다.

따라서, RQD/Jn을 경험식에 대입하여 암석의 강도를 추정함으로써 터널 굴착 시 굴진면에서의 간단한 조사를 통해 암석의 공학적 특성 및 보강대책을 결정하는 데 활용할 수 있다.

본 발명에서는 각 위험지반의 형태를 보이는 터널 굴진면에서 지질공학적 특성을 분류할 수 있는 도표가 제안되었다(도 8). 이 도표는 간단한 조사와 접근을 통해 암석의 일축압축강도를 추정할 수 있으며, 정성적이고 정량적인 방법을 함께 포함하고 있다. 조사자들이 이 도표들을 이용하면 터널 굴착 시 출현하는 위험지반을 현장에서 즉각적으로 분류할 수 있을 것으로 판단되며, 이 분류 방법은 조사와 분석이 간단하고 쉽기 때문에 경험이 부족한 기술자들에게도 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

터널 굴진면에서 암반의 암질지수(RQD)와 절리군 수(Jn)를 산정하는 단계; RQD/Jn을 계산하는 단계; 및 계산된 RQD/Jn 산정값의 범위에 따라 지질상태와 점하중 지수(Is₅₀)를 구분하여 암반을 분류하는 단계;를 포함하고,

상기 점하중 지수(Is₅₀) 산정은 아래의 식으로 결정하며,
Is₅₀ = 1.8 (RQD/Jn)² + 1.6 (RQD/Jn) + 0.5 (R²= 0.94)

상기 암반을 분류하는 단계는 3가지 유형으로 분류하는 것을 포함하는데, 유형 Ⅰ은 RQD/Jn가 0∼0.5이고, 유형 Ⅱ는 RQD/Jn가 0.5∼1.0이며, 유형 Ⅲ은 RQD/Jn가 1.2∼1.6이며,
상기 암반을 분류하는 단계에 있어서, 유형 Ⅰ은 점하중지수(Is₅₀)가 1 MPa 이하이고, 유형 Ⅱ는 점하중지수(Is₅₀) : 1∼4 MPa이며, 유형 Ⅲ은 점하중지수(Is₅₀)가 2∼14 MPa 인 것을 특징으로 하는 파쇄암에서의 지질공학적 암반분류방법.
삭제
삭제
삭제