터널지보재 (강지보재, 숏크리트, 록볼트(락볼트))

터널을 안전하게

터널이 하중을 받으면, 아니면 저토피 구간에서는

하중전이(아칭효과)가 발생하지 못하여 과도한 토압발생.

소성영역
1. 터널 반경에 따라 선형적으로 소성영역(원형) 증가
2. 중력에 의한 수직 토압이 내부응력보다 큰 경우 발생.
3. 내부마찰각이 클수록 소성영역은 작아짐.
4. Terzaghi 토압론 : Dilatancy (조밀/느슨, 지반의 부피변화) 고려하지 못함. 과다한 소성영역. 힘의 평형상태만 고려. 터널상부의 지표깊이 전부가 소성영역
5. 변위 발생 -> 응력 저감 -> 소성 파괴 (소성 영역내 암반 균열 등)
6. 지보를 설치하면 소성영역이 작아짐. (응력은 접선응력을 말함.)

가축성의 의미 : 변위를 하용한다.
- 경제적인 지보가 된다.
- 원지반의 강도를 활용한다. (NATM)
- 암반반응곡선(GRC), 지보특성곡선(SCC)와 연결. (탄성/소성영역)

http://huedor2.tistory.com/822

터널 수치해석 모델 + 내공변위제어법

1. 지보재의 구분
- 연직갱 : 지반조건, 단면형태, 라이닝 시기 등 고려. 지하수 유동성, 급격한 변화 등 감안.
- 경사갱 : 시공법, 지반조건 등 고려.
- TBM : 지보패턴의 등급 조절, 지보재 설계의 경량화 가능. Shield/Open 의 구분.

2. 지보재의 종류

- 강지보재 : 숏크리트 타설용이, 일체화 용이 고려 필요. (H, U, Lattice). 숏크리트 두께, 최소덮개, 굴착공법 등 고려. 좌굴, 비틀림 저항성 고려 필요.
(SS400, fy 500MPa 이상)
* 목적 : 큰 지압 지지, 다른 지보재 기능 발휘 전까지 굴착면 조기안정 도모. 숏크리트와 결합하여 강성증대. 경사볼트 Forepoling 등의 반력지지점.
* 유의사항 : 전도 방지를 위한 간격재 필요, 바닥판 지지력.


- 숏크리트 : 설계/재료/시공 관련 고려. SFRC, PFRC 등. (필요 시 Wire Mesh), Gmax 10mm 이하. 내구성 (1일 압강 10 MPa 이상, 28일 21 MPa 이상.)
응결 경화 촉진 필요. 장기강도 저하 방지, 부착성고려, Chemical 성분(강재 부식우려)
* 목적 : 외력 분산, 아칭효과 (응력전이), 붕락방지, 각부 보강, 차수(지수)
* 유의사항 : 조기강도 발현, 부착성, 반발률, 방수/배수 시공. 최소 50mm 두께. RMR/Q-system 고려.

- 록볼트 : 이형봉강, FRP 도 가능. 영구지보재인지 아닌지 고려 확인 필요. (D25 이형철근 일반적)
12.7mm 7연선, 지압판 (두께 6~9mm)

* 효과 : 봉합, 내압 (측압, 잡아주는 역할, 3축응력), 아치, 보강 (잔류강도 향상)
* 유의사항 : 인발내력 확보, 필요시 프리스트레스, 8m 이상 시 유의, 부식방지용 시험 (Corrosion Allowance). 터널 이완영역보다 길게 적용., Minimum L = 2S(설치간격)
* 종류 : 선단정착형, 전면접착형, 혼합형, 자천공형, 시멘트 사용, 랜덤볼트(부분적), 시스템볼트(규칙적, 아칭효과)
* 시공 : 천공(청소)-삽입-주입 (D45, pi25, L5m),

* 배합 : W/C = 0.35, 양생 후 조이기, 용수 시 수발공, 인발시험 20ton (L=6m 기준, 2% 개수)

Forepoling : 각도 15~20도, 간격 40~60cm, 길이 2~3m, D25철근 or D32 CSpipe, Mortar 주입. 2막장마다

강관다단그라우팅 : 각도 5~10도, 간격 40~60cm, 길이 12~16m, 50~120mm Pipe or FRP, 중첩길이 6~12m, Packer 사용한 봉합.