KR102632868B1 - 막장의 암반상태 평가방법 - Google Patents

막장의 암반상태 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설현장에서 터널을 시공할 때 터널의 막장상태를 매핑하는 매핑시스템을 활용하는 막장의 암막상태 평가방법에 관한 것으로, 구체적으로는 데이터를 입력받는 입력부(100)와, 상기 입력받은 데이터를 연산하는 연산부(200)와, 상기 연산부에서 연산한 데이터를 분석하는 분석부(300)와, 상기 분석부에서 분석한 결과를 보여주는 출력부(400)을 포함하며, 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보를 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성하여 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하는 막장의 암막상태 평가방법이 제공된다.

Description

막장의 암반상태 평가방법{Method and Apparatus for Evaluating the Status of Rock in a Blind End Tunnel}
본 발명은 건설현장에서 터널을 시공할 때 터널의 막장상태를 매핑하는 매핑시스템을 활용한 막장의 암반평가 보고서 작성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공하는 터널의 막장이미지 데이터를 입력받고, 입력받은 데이터를 연산하고, 연산한 데이터를 분석하고, 분석한 결과 평가서를 출력하여 보여줌에 있어서, 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보를 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성하여 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 막장의 암반상태를 평가하는 기술에 관한 것이다.
최근 과학기술이 발달하면서 토목과 건축을 포함하는 건설 분야의 기술도 많은 발전이 이루어졌고, 그 결과, 대규모의 건물과 교량, 지하철, 터널 등이 건설되고 있다.
이때 지하철, 터널과 같은 대규모 시설물의 건설 시, 지하나 산 등을 굴착 하는 터널 굴착 공사가 필수적이며, 터널 굴착 공사 구간의 지하나 산에는 다양한 지질학적 분포가 이루어져 굴착공사를 방해하는 요소로 작용하게 된다.
따라서 터널공사, 암반사면, 광산에서 암반의 구조적 특성을 파악하고, 굴착하는 것은 안전과 경제적인 측면에서 매우 중요하며, 터널 등의 설계 또는 굴착 도중 구조물의 안전한 설계 및 시공을 위하여 암반의 상태를 객관적으로 평가할 수 있는 공학적 방법이 필요하며 이러한 방법을 암반의 상태평가라고 한다.
이러한 암반의 상태평가 중가장 일반적으로 활용되는 것이 1974년에 Z.T. Bieniawski가 제안한 암반 등급(Rock Mass Rating, RMR)의 평가이다.
도 1과 같이 RMR에 따른 암반 등급은 신선암의 강도, 암질지수(Rock Quality Designation, RQD), 절리(불연속면) 간격, 절리(불연속면) 상태, 지하수 상태 등 총 5개 항목이 상태에 따라 5가지로 세분되어 있고, 각각에 대해 배점이 할당된다.
즉 암반 등급을 평가하기 위해서는 터널, 사면, 광산에서 암반 막장을 대상으로 상술된 5개 항목에 대해 배점을 합산한 후, 6번째 항목인 터널의 굴진 방향에 대한 절리(불연속면)의 방향성(주향 및 경사)에 따른 값을 보정하여 최종적인 암반 등급 값을 산출한다.
이때 산출된 값이 높을수록 암반이 상대적으로 양호한 상태로 판단된다.
하지만 암반 등급을 평가하기 위한 종래의 방법은 사람이 직접 막장에서 수행함에 따라 상당한 경력의 지질기술자 및 터널지질전문가가 필수적으로 요구되며, 터널의 시공 비용 및 작업 소요 시간을 증가시키는 문제점이 있다.
종래기술 1을 보면, 국내 등록특허 10-1538070호는, 터널의 지질 전개도 생성 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 터널의 시공 현장에서 얻어진 터널 지질도를 기초로 3차원 터널 지질 모델을 생성하고, 3차원 터널 지질 모델에서 터널의 내부 벽면에 대응하는 곡면을 2차원 평면으로 변환하여 전개도를 생성하는 터널의 지질 전개도 생성 시스템 및 그 방법이 개시된다.
그러나 상기와 같은 종래기술 1은 3차원 곡면 정보를 2차원 평면으로 전환하여 지질전개도를 생성할 수 있기는 하나, 노드등 필요한 자를들은 막장현장에서 직접 확인해야 하므로 작업을 진행하는데 번거롭고 확인한 정보에 대한 에러를 검출할 수 없어 판정을 결과에 문제가 있을 가능성이 높다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1538070호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시공하는 터널의 막장이미지 데이터를 입력받고, 입력받은 데이터를 연산하고, 연산한 데이터를 분석하고, 분석한 결과 평가서를 출력하여 보여줌에 있어서, 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보를 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성하고 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 종래의 인력기반 평가방법에 비하여 객관적인 평가가 가능하며, RMR 평가항목의 오류를 자동으로 방지하고, 평가비용 및 시간을 절감하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 현장에서 측정하는 자료를 막장면의 강도와 주향정도만을 측정하여 활용함으로써 빠르게 디지털 매핑이 가능하고, 이를 통해 주향 및 경사를 자동생성하며, 주향과 경사의 입력오기시에 경고창을 작동시켜 입력의 오류를 방지하는데 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 막장의 암반평가 평가방법에 관한 본 발명은 데이터를 입력받는 입력부; 상기 입력받은 데이터를 연산하는 연산부; 상기 연산부에서 연산한 데이터를 분석하는 분석부; 상기 분석부에서 분석한 결과를 보여주는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 구체적으로 상기 입력부를 통해 시공하는 터널의 막장이미지를 입력받아 저장하는 제1단계, 상기 입력부를 통해 시공하는 막장의 제1암반정보를 입력받아 저장하는 제2단계, 상기 연산부는 상기 입력받은 상기 제1암반정보를 연산하고 연산한 결과를 저장하는 제3단계, 상기 분석부는 상기 연산한 결과를 분석하고 상기 분석한 제1분석결과를 저장하는 제4단계, 상기 입력부를 통해 암반의 상태에 대한 제2암반정보를 입력받아 저장하는 제5단계, 상기 분석부는 상기 제2암반정보를 분석하고 분석한 제2분석결과를 저장하는 제6단계, 상기 분석부는 상기 제1분석결과와 상기 제2분석결과를 적용하여 막장에 대한 평가서를 작성하는 제7단계, 상기 출력부는 상기 평가서를 출력하여 보여주는 제8단계를 포함하여 이루어져 상기 막장의 시공을 위해 막장의 암반상태를 평가하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2단계에서 입력하는 제1암반정보는 해당 막장의 암반에 대한 강도와 암반에 형성된 절리선이 진북방향과 이루는 주향각도와 암반의 표면이 수평면과 이루는 경사각도 인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 주향각도와 상기 경사각도가 입력되면 상기 분석부는 상기 주향각도와 상기 경사 각도를 입력받아 막장이미지에 상기 주향라인과 상기 경사라인을 자동으로 오버랩시켜 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 주향각도와 경사각도를 입력받을 때 주향각도에 대응하여 경사각도의 입력 시에 잘못된 방향이 기입될 경우 오기여부를 판단하여 이를 출력부에 출력시켜 주향각도와 경사각도의 입력오기를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분석부는 입력된 상기 주향각도와 상기 경사각도를 분석하여 주향각도가 경사방향이 45° 이하로 불량하거나, 터널 진행방향과 45°이상 역경사일 경우 막창의 붕괴에 대비하여 주의 및 경고창을 지동으로 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제5단계에서 상기 입력부에서 제2암반정보를 입력받는 단계는 상기 막장이미지에 나타난 암석종류를 구획하는 경계지점의 노드를 입력받는 제5a1단계, 상기 입력받은 노드를 연결하는 구획라인을 결정하고 상기 출력부를 통해 구획라인을 보여주는 제5a2단계, 상기 입력부는 상기 구획된 공간에 대해 암석의 종류를 입력받는 제5a3단계, 상기 입력받은 암석의 종류를 상기 출력부를 통해 보여주는 제5a4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제5a1단계에서 입력되는 노드에는 노드정보가 입력되되 상기 노드정보에는 각각의 노드가 속하는 그룹과 순서가 포함되어 입력되고, 상기 제5a2단계에서 상기 노드정보에서 해당노드가 속하는 그룹과 순서를 통해 다수의 구획라인의 위치를 결정하고 이를 디스플레이 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력부는 상기 막장이미지에 나타난 절리의 위치를 입력받는 제5b1단계, 상기 분석부는 상기 입력받은 절리의 위치를 통해 절리라인을 결정하고 상기 출력부는 결정된 절리라인을 보여주는 제5b2단계 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 입력부는 상기 막장이미지에 나타난 지하수 존재의 정도와 위치를 입력받는 제5b3단계, 상기 입력받은 지하수 존재의 정도와 위치를 분석하여 지하수분포도를 결정하고 상기 출력부를 통해 지하수분포도를 보여주는 제5b4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제5b4단계에서 상기 지하수 분포도 정보에는 지하수 분포종류가 정의되되, 물기보임인 제1지하수와 물기고임인 제2지하수와 물기 떨어짐인 제3지하수와 물기흐름인 제4지하수로 구분되어 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 평가서에는, 슈미트 햄머를 이용한 암반의 압축강도값과, 암반에서 추출한 시추코어의 암질계수(Rock Quality Designation)와 절리면들 사이의 간격과, 막장에서의 절리면의 연속길이와, 막장에서의 절리면 길이의 끊어진 간격길이와, 절리면 사이의 거칠정도와 절리방향의 각도값이 포함되며, 상기 분석부는 상기 평가서에 기재된 값들에 대한 점수를 더하여 암반상태를 평가하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 막장은 시공을 진행함에 따라 터널을 굴진방향으로 지질전개도가 자동으로 연속하여 생성되고 상기 연속하여 생성된 막장들에 대해 상기 제1단계 내지 제6단계를 연속적으로 진행하여 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보을 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성하여 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성하여 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 터널의 막장상태를 매핑하는 매핑시스템을 활용하여 RMR에 의한 암반 등급을 평가하는 평가 항목 중 암질지수(RQD), 절리 간격, 절리 상태, 지하수 상태에 대한 항목을 자동으로 평가함으로써, 빠르면서도 주관적이지 않고 객관적인 평가를 할 수 있다.
또한 본 발명은 종래의 인력 기반 평가 방법에 비하여 자동으로 오류를 방지하는 시스템을 갖추고, 평가노력과 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 암반 등급을 평가하기 위한 RMR 평가 항목 및 항목별 점수를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막장의 암반상태 평가방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3a. 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 제1암반정보의 데이터의 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2암반정보의 데이터의 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5a, 도5b는 본 발명의 실시예에 따른 암반 등급 평가 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지질전개도가 자동으로 연속적으로 생성되는 모습을 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 막장의 암반상태 평가방법은 하드웨어적으로 구현될 수도 있으나, 바람직하게는, 하드웨어와 함께 동작하는 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다.
여기서, 상기 소프트웨어는 하드디스크 드라이브, SSD, USB메모리 및 D카드와 같이 공지된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체에 저장되어 상기 컴퓨터에서 읽혀짐으로써 상기 컴퓨터가 기능하게 하는 것일 수 있다.
또한, 상기 소프트웨어는 사용자 클라이언트 상에 설치되어 동작하도록 구비된 것이거나, 상기 사용자 클라이언트가 유,무선 통신망 또는 인터넷 망을 통해 접속가능한 웹 상의 서버 장치 상에 설치되어 동작하도록 구비된 것일 수 있다.
또한, 상기 사용자 클라이언트는 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰 및 태블릿 PC뿐만 아니라 용도에 따라 특이하게 제작된 산업용 및 개인용 컴퓨터 장치를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막장의 암반상태 평가방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도3a. 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 제1암반정보의 데이터의 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2암반정보의 데이터의 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5a, 도5b는 본 발명의 실시예에 따른 암반 등급 평가 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 지질전개도가 자동으로 연속적으로 생성되는 모습을 나타내는 예시도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 막장의 암반상태 평가방법은 데이터를 입력받는 입력부(100)와 상기 입력받은 데이터를 연산하는 연산부(200)와 상기 연산부에서 연산한 데이터를 분석하는 분석부(300)와 상기 분석부에서 분석한 결과를 보여주는 출력부(400)을 포함한다.
상기 입력부(100)는 상기 터널의 정보를 입력받기 위한 것으로서, 터널의 막장이미지와, 해당 막장의 암반에 대한 강도, 암반에 형성된 절리선이 진북방향과 이루는 주향각도, 암반의 표면이 수평면과 이루는 경사각도를 포함하는 제1암반정보와, 막장단위의 굴진면에서 지층 경계, 암질, 암종, 암반정보, 절리, 단층, 지하수 정보 등을 관찰 및 측정한 자료를 포함하는 제2암반정보를 포함하여 입력받도록 구비된다.
상기 암반 정보는 암반 분포 영역 정보, 암반 분포 영역별 암질 정보를 포함하고, 상기 지하수 정보는 지하수 표출 양 정보와 지하수 표출 상태 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 절리 정보는 절리 밀도, 절리 간격, 절리 길이, 절리 공극 크기, 절리면 거칠기, 절리 충진물, 절리에 접한 암의 풍화도, 절리의 주 방향이 터널 굴착 방향과 이루는 각도와 절리의 경사 방향에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 제1암반정보는 입력부(100)에 주향 및 경사가 자동으로 입력되거나, 사용자가 수동으로 입력하는 것도 가능하되, 수동기입시에는 자동으로 입력된 막장이미지 및 제2암반정보와 자동으로 매칭할때 오류 및 입력오기를 방지하도록 하는 기능을 구비하는 것이 바람직하다.
또한 상기 입력부(100)는 기존 막장공사시의 데이터베이스를 포함하되, 지반조사자료, 설계자료, 시공정보, 계측데이터, 위험지반 붕괴사례, 암판정 실사례, 관련지침 및 매뉴얼 등이 포함되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 입력부(100)는 입력부를 통해 시공하는 터널의 막장이미지를 입력받아 저장하는 제1단계(S110), 상기 입력부를 통해 시공하는 막장의 제1암반정보를 입력받아 저장하는 제2단계(S120), 상기 입력부를 통해 암반의 상태에 대한 제2암반정보를 입력받아 저장하는 제5단계(S130)를 수행한다.
상기 연산부(200)에서는 상기 입력받은 상기 제1암반정보를 연산하고 연산한 결과를 저장하는 제3단계(S220)를 수행한다.
상기 제3단계에는 상기 연산부에서 상기 제2암반정보를 연산하는 단계(S230)가 포함된다.
상기 분석부(300)에서는 상기 연산한 결과를 분석하고 상기 분석한 제1분석결과를 저장하는 제4단계(S320), 상기 제2암반정보를 분석하고 분석한 제2분석결과를 저장하는 제6단계(S330), 제1분석결과와 상기 제2분석결과를 적용하여 막장에 대한 평가서를 작성하는 제7단계(S340)를 수행한다.
상기 출력부(400)에서는 상기 평가서를 출력하여 보여주는 제8단계(S440)를 수행한다.
도 3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 여기서 제2단계(S120)에서 입력하는 제1암반정보는 해당 막장의 암반에 대한 강도와, 암반에 형성된 절리선이 진북방향과 이루는 주향각도와, 암반의 표면이 수평면과 이루는 경사각도를 포함한다.
상기 주향각도와 상기 경사각도가 입력되면 상기 분석부(300)는 상기 주향각도와 상기 경사 각도를 입력받아 막장이미지에 상기 주향라인과 상기 경사라인을 자동으로 오버랩시켜 데이터를 산출한다.
이때 주향각도와 경사각도를 입력받을 때 주향각도에 대응하여 경사각도의 입력 시에 잘못된 방향이 기입될 경우 오기여부를 판단하여 이를 출력부에 출력시켜 주향각도와 경사각도의 입력오기를 방지하도록 하는 기능이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 주향각도와 경사각도에 관하여, 상기 절리의 주 방향이 터널 굴착 방향과 이루는 각도에 대한 정보는 다수의 절리 중, 터널 굴착 안전성에 가장영향을 미치는 우세 절리의 주 방향이 터널 굴착 방향과 이루는 각도 정보로, 우세 절리의 주 방향과 터널 굴착방향이 이루는 각도가 수직에 가까울수록 굴착면 안전도에 악영향을 덜 끼치고, 우세 절리의 주 방향과 터널 굴착 방향이 이루는 각도가 작을수록 굴착면 안전도에 악영향을 끼치게 된다.
상기 절리의 경사 방향에 대한 정보는 다수의 절리 중, 터널 굴착 안전성에 가장 영향을 미치는 우세 절리의 주방향의 터널 굴착 방향과의 상관성에 관한 정보로, 절리의 경사 방향이 터널 굴착 방향일수록 굴착면 안전도에 악영향을 덜 끼치고, 절리의 경사 방향이 터널 굴착 방향에 역방향이거나 평행한 방향일수록 굴착면 안전도에 악영향을 끼치게 된다.
따라서 상기 분석부(300)는 입력된 상기 주향각도와 상기 경사각도를 분석하여 주향각도가 경사방향이 45°이하로 불량하거나, 터널 진행방향과 45° 이상 역경사일 경우 막창의 붕괴에 대비하여 주의 및 경고창을 자동으로 발생시킬 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 제5단계에서 상기 입력부에서 제2암반정보를 입력받는 단계는 상기 막장이미지에 나타난 암석종류를 구획하는 경계지점의 노드를 입력받는 제5a1단계, 상기 입력받은 노드를 연결하는 구획라인을 결정하고 상기 출력부를 통해 구획라인을 보여주는 제5a2단계, 상기 입력부는 상기 구획된 공간에 대해 암석의 종류를 입력받는 제5a3단계, 상기 입력받은 암석의 종류를 상기 출력부를 통해 보여주는 제5a4단계를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 제5a1단계에서 입력되는 노드에는 노드정보가 입력되되 상기 노드정보에는 각각의 노드가 속하는 그룹과 순서가 포함되어 입력되고, 상기 제5a2단계에서 상기 노드정보에서 해당노드가 속하는 그룹과 순서를 통해 다수의 구획라인의 위치를 결정하고 이를 디스플레이 할 수 있다.
예컨대 10개의 로드가 있을 때 각각의 로드들에 대한 로드정보가 제1로드는 A그룹의 1번째, 제2로드는 A그룹의 2번째, 제3로드는 A그룹의 3번째라 하고, 제4로드는 B그룹의 1번째, 제5로드는 B그룹의 2번째, 제6로드는 B그룹의 3번째, 제7로드는 B그룹의 4번째라 하며, 제8로드는 C그룹의 1번째, 제9로드는 C그룹의 2번째, 제10로드는 C그룹의 3번째 라고 하면, A구획라인은 제1로드와 제2로드와 제3로드를 차례로 연결한 선이 되고, B구획라인은 제4로드와 제5로드와 제6로드와 제7로드 차례로 연결한 선이 되며, C구획라인은 제8로드와 제9로드와 제10로드를 차례로 연결한 선이 된다.
또한, 상기 입력부는 상기 막장이미지에 나타난 절리의 위치를 입력받는 제5b1단계, 상기 입력받은 절리의 위치를 통해 절리라인을 결정하고 상기 출력부를 통해 절리라인을 보여주는 제5b2단계 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 입력부는 상기 막장이미지에 나타난 지하수 존재의 정도와 위치를 입력받는 제5b3단계, 상기 입력받은 지하수 존재의 정도와 위치를 분석하여 지하수분포도를 결정하고 상기 출력부를 통해 지하수분포도를 보여주는 제5b4단계를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 제5b4단계에서 상기 지하수 분포도 정보에는 지하수 분포종류가 정의되되, 물기보임인 제1지하수와 물기고임인 제2지하수와 물기 떨어짐인 제3지하수와 물기흐름인 제4지하수로 구분되어 포함되어 이루어진다.
다음으로 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 상기 평가서에는 슈미트 햄머를 이용한 암반의 압축강도값과, 암반에서 추출한 시추코어의 암질계수(Rock Quality Designation)와 절리면들 사이의 간격과, 막장에서의 절리면의 연속길이와, 막장에서의 절리면 길이의 끊어진 간격길이와, 절리면 사이의 거칠정도와 절리방향의 각도값이 포함된다.
상기 분석부는 상기 평가서에 기재된 값들에 대한 점수를 더하여 암반상태를 평가할 수 있다.
구체적으로 상기 RMR 평가서에 따르면 암반의 압축강도값과 암질이 강한 암이 분포한 영역이 클수록 굴착면 암반의 암질의 점수가 클수록 안전도가 증가한다.
절리(Joint)는 암에 외력이 가해져 암에 생긴 금이나 틈으로, 절리 밀도에 대한 정보는 굴착면의 단위 체적당 절리의 수이고, 절리 간격에 대한 정보는 절리들 각 간격의 평균이고, 절리 길이에 대한 정보는 절리들 길이의 평균이고, 절리 공극 크기에 대한 정보는 절리들 공극(틈새) 크기의 평균이고, 절리면 거칠기에 대한 정보는 절리면들 거칠기의 평균이다.
또한 암석의 거칠기가 거칠수록 안전하고, 지하수 표출상태가 심할수록 안전도가 낮으며, 주향각도가 45°이하로 불량하거나, 경사방향이 터널 진행방향과 45°이상 역경사일 경우 안전도가 낮다고 평가된다.
나아가, 위와 같은 평가서의 출력에 있어 실시간으로 온라인 암판정 위원회에 자료를 전송하고, 온라인 암판정 위원회에서 실시간으로 본 발명의 시스템에 접속할 수 있도록 구현하여 평가서의 정확도를 높이도록 구현 가능하다.
도 6을 참고하면, 상기 막장은 시공을 진행함에 따라 터널을 굴진방향으로 지질전개도가 자동으로 연속하여 생성되고 상기 연속하여 생성된 막장들에 대해 상기 제1단계(S110) 내지 제6단계(S330)를 연속적으로 진행하여 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보를 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 3차원 공간상에 자동으로 생성한다.
이로써 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측하여 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하다.
또한 상기 출력된 막장면은 적어도 시공현장의 굴진면 수 이상으로 생성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 터널의 막장이미지와 제1암반정보 및 제2암반정보를 입력하면 기존에 축척된 데이터베이스를 활용하여 자동으로 RMR 평가서를 생성하게 되므로, 종래의 인력기반 평가방법에 비하여 객관적인 평가가 가능하며, 평가항목의 오류를 자동으로 방지하고, 평가비용 및 시간을 절감하여 평가서 및 터널의 전개도를 쉽고 편리하게 작성할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 입력부 200 : 연산부
300 : 분석부 400 : 출력부
S110 : 제1단계 S120 : 제2단계
S220 : 제3단계 S320 : 제4단계
S130 : 제5단계 S330 : 제6단계
S340 : 제7단계 S440 : 제8단계

Claims (8)

  1. 건설현장에서 터널을 시공할 때 터널의 막장상태를 매핑하는 매핑시스템을 활용한 막장의 암반평가 보고서 작성 방법에 있어서,
    상기 매핑시스템은 데이터를 입력받는 입력부(100)와 상기 입력받은 데이터를 연산하는 연산부(200)와 상기 연산부에서 연산한 데이터를 분석하는 분석부(300)와 상기 분석부에서 분석한 결과를 보여주는 출력부(400)을 포함하며
    (1) 상기 입력부를 통해 시공하는 터널의 막장이미지를 입력받아 저장하는 제1단계,
    (2) 상기 입력부를 통해 시공하는 막장의 제1암반정보를 입력받아 저장하는 제2단계,
    (3) 상기 연산부는 상기 입력받은 상기 제1암반정보를 연산하고 연산한 결과를 저장하는 제3단계,
    (4) 상기 분석부는 상기 연산한 결과를 분석하고 상기 분석한 제1분석결과를 저장하는 제4단계,
    (5) 상기 입력부를 통해 암반의 상태에 대한 제2암반정보를 입력받아 저장하는 제5단계,
    (6) 상기 분석부는 상기 제2암반정보를 분석하고 분석한 제2분석결과를 저장하는 제6단계,
    (7) 상기 분석부는 상기 제1분석결과와 상기 제2분석결과를 적용하여 막장에 대한 평가서를 작성하는 제7단계,
    (8) 상기 출력부는 상기 평가서를 출력하여 보여주는 제8단계를 포함하며
    상기 제2단계에서 입력하는 제1암반정보는 해당 막장의 암반에 대한 강도와 암반에 형성된 절리선이 진북방향과 이루는 주향각도와 암반의 표면이 수평면과 이루는 경사각도 이고,
    상기 주향각도와 상기 경사각도가 입력되면 상기 분석부는 상기 주향각도와 상기 경사 각도를 입력받아 막장이미지에 주향라인과 경사라인을 자동으로 오버랩시켜 데이터를 생성하며,
    주향각도와 경사각도를 입력받을 때 주향각도에 대응하여 경사각도의 입력 시에 잘못된 방향이 기입될 경우 오기여부를 판단하여 이를 출력부에 출력시켜 주향각도와 경사각도의 입력오기를 방지하고
    상기 분석부는 입력된 상기 주향각도와 상기 경사각도를 분석하여 경사방향이 45° 이하로 불량하거나, 터널 진행방향과 45° 이상 역경사일 경우 막창의 붕괴에 대비하여 주의 및 경고창을 자동으로 발생시키며
    상기 막장은 시공을 진행함에 따라 터널을 굴진방향으로 지질전개도가 자동으로 연속하여 생성되고 상기 연속하여 생성된 막장들에 대해 상기 제1단계 내지 제6단계를 연속적으로 진행하여 터널의 굴진방향에 따라 형성되는 각각의 막장들에 대해 막장의 암반상태의 정보를 연속적으로 축적하여 터널의 진행방향에 맞춰 절리면의 연속성을 자동 생성함에 따라 즉각적인 이전단면과의 비교검토 및 막장전방의 불량 파쇄대를 예측함으로써 사전주의 및 보강으로 인한 안전시공이 가능하도록 하여 상기 막장의 시공을 위해 막장의 암반상태를 평가하는 것을 특징으로 하는 막장의 암반상태 평가방법..
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  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계에서 상기 입력부에서 제2암반정보를 입력받는 단계는 상기 막장이미지에 나타난 암석종류를 구획하는 경계지점의 노드를 입력받는 제5a1단계,
    상기 입력받은 노드를 연결하는 구획라인을 결정하고 상기 출력부를 통해 구획라인을 보여주는 제5a2단계,
    상기 입력부는 상기 구획된 공간에 대해 암석의 종류를 입력받는 제5a3단계,
    상기 입력받은 암석의 종류를 상기 출력부를 통해 보여주는 제5a4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막장의 암반상태 평가방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제5a1단계에서 입력되는 노드에는 노드정보가 입력되되 상기 노드정보에는 각각의 노드가 속하는 그룹과 순서가 포함되어 입력되고,
    상기 제5a2단계에서 상기 노드정보에서 해당노드가 속하는 그룹과 순서를 통해 다수의 구획라인의 위치를 결정하고 이를 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 막장의 암반상태 평가방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입력부는 상기 막장이미지에 나타난 절리의 위치를 입력받는 제5b1단계와
    상기 분석부는 상기 입력받은 절리의 위치를 통해 절리라인을 결정하고 상기 출력부는 결정된 절리라인을 보여주는 제5b2단계 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막장의 막장의 암반상태 평가방법.









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