• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.63-75
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• 2020

터널 발파의 최외곽에서 발생할 수 있는 과대 여굴은 작업자 및 장비의 안전에 저해되며 숏크리트 등 지보량의 증가로 공사 비용이 증가시키는 주요 원인이다. 이러한 여굴은 화약 에너지와 암반의 특성 간의 복잡한 발생 메커니즘으로 인해 완벽한 제어가 매우 어렵다. 본 연구는 여굴 발생의 중요한 원인인 암반의 공학적 특성 중 무지보 막장 상태, 단축압축강도, 풍화도 및 불연속면의 특성(빈도, 상태 및 불연속면과 최외곽선과의 각도) 등과 발생한 여굴의 깊이와의 관계를 feed-forward 인공신경망을 통해 분석하였다. 이를 통해 통해 얻어진 각 인자의 가중치를 기초로 여굴저항도(Overbreak Resistance Factor: ORF)를 개발하였다. 더불어 여굴저항도를 이용한 터널 발파 여굴 관리 시스템을 제안한다.

• 화약ㆍ발파
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• 제20권3호
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• pp.25-38
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• 2002

터널 굴착선 여굴(Overbreak)은 발파공법에 의한 괄착 중에 필연적으로 발생하는 현상으로서 숏크리트, 라이닝 등의 보강비 추가 발생과 버력 처리량의 증대로 공기 및 공사비를 증가시키는 주요한 요인으로 작용한다. 또한 터널 굴착선 암반의 손상으로 균열층이 형성되거나 부석이 발생하여 안전문제를 야기시키기도 한다. 이러한 여굴 발생은 천공오차, 발파패턴의 오류, 잘못된 화약선정, 불규칙한 암반 특성 등에 그 원인이 있으나, 지금까지 터널 여굴은 천공 및 발파기술에 의해 좌우된다라는 인식이 대부분이었다. 그러나 여굴 발생에 중요한 원인으로 터널 굴착선 암반의 특성과 이에 적합한 발파패턴 및 화약류를 들 수 있다. 본 연구는 여굴 발생에 영향을 미치는 암반상태를 파악하기 위해서 터널 굴착선 주변암반의 균열정도, 강도, 불연속면의 간격, 방향, 간극, 충전물 상태 등의 6가지 요소를 이용하여 암반을 분류하는 발파암 분류법(BI)을 새로 제안하였고, 이 분류에 따라 외곽 공의 간격과 장약밀도를 달리 하는 발파패턴을 정립하였다. 또한 화약의 순폭도와 Air Deck 효과를 이용하여 장약밀도를 조절할 수 있는 N.D.C(New Deck Charge) 발파공법을 개발함으로써 여굴을 최소화할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.45-50
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• 2006

현재 터널을 시공할 때 발파기술의 발달로 설계단면보다 크게 단면을 발파하는 경우는 많지 않으나 지질 특성상 커다란 여굴이 발생하는 경우가 종종 있으며, 또한 발파기술이 낙후된 시기에 시공된 터널은 설계단면보다 훨씬 크게 발파단면이 형성되어 라이닝을 설치한 후에도 상당 부분이 여굴로 남는 경우가 있다. 여굴이 크게 발생한 부분은 절리를 따라 지하수가 스며들면서 점토질 성분이 혼입되어 있는 부분이 비스듬한 각을 이루면서 터널 단면을 절단하고 있는 파쇄대를 형성하고 있다. 절리면에서 쐐기를 형성하고 있던 상부는 작은 진동에도 모두 낙석으로 떨어지게 되며 구조적인 안정성 문제를 야기한다. 기존터널의 여굴이 발파단면내에 위치하지 못하여, 기존터널의 발파영향선이 확장터널의 발파영향선을 변화시키고, 아치(arch)작용이 발생하지 않아 터널의 안정성에 심각한 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한, 여굴의 규모가 커서 여굴의 뒷채움을 하지 않으면 토압의 측면에서 매우 불리하며, 안정화되지 못한 여굴의 상부에서 낙반이 발생할 위험이 상존한다. 따라서 공사의 원만한 진행을 위해서는 여굴의 안정화를 이루고 난 후 후속공정을 진행하거나, 낙반에 대한 안전조치를 취한 후 공사를 진행해야 한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 터널의 구조적 안전성과 시공성을 검토하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.41-46
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• 2005

터널 굴착 작업에서 여굴의 발생은 필연적이라고 할 수 있다. 여굴의 발생은 터널공사에서 공사비 및 안전성에 지대한 영향을 미치게 된다. 여굴은 지질구조를 정확하게 예측하지 못하거나, 적정 장약량을 산정하지 못하는 등 다양한 원인으로 발생한다. 따라서 본 논문에서는 터널 굴착 시 여굴을 최소화할 수 있는 방안으로 다단 천공공법에 대하여 소개하고자 한다. 다단천공 공법은 기존 천공방법보다 천공비용의 증가를 초래하나, 굴착 시 여굴량을 감소시킴으로써 전체 공사비용은 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권9호
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• pp.47-54
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• 2011

본 연구에서는 NATM으로 시공되는 산악터널의 시공과정에서 실측된 여굴, 숏크리트의 리바운드 및 투입율에 대한 분석을 실시하였다. 터널굴착 직후 굴착단면에 대한 여굴 크기를 조사한 결과 평균 여굴의 크기는 약 28.5cm 이며, 허용 여굴의 약 260%의 값을 보였다. 숏크리트의 리바운드는 평균 약 7.2% 정도로 측정되었는데 이는 일반적인 설계규정인 15% 보다 작은 값이다. 여굴 및 숏크리트 타설 중에 발생한 리바운드로 인하여 터널공사에 실제로 투입된 숏크리트 물량은 설계대비 약 116.5%의 값을 보였다. 자료분석에 의하면 숏크리트의 설계대비 실제투입율은 RMR(Rock Mass Rating)이나 터널 표준지보패턴과는 어느 정도 상관관계가 있는 것으로 나타났으나, 이에 비해 여굴은 RMR 값이나 표준지보패턴과는 상관성이 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 표준지보패턴만에 의해 허용 여굴의 크기를 규정하는 현행 터널설계기준에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통하여 분석된 여굴 및 숏크리트 투입량에 대한 고찰결과를 보고하고자 한다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.132-138
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• 2001

홍콩 HMRT(Hongkong Mass Railway Tunnel) 지하철 공사현장에서는 터널굴착시 나타난 고경사절리로 인해 상당한 여굴이 발생하였다. 이에 대한 원인을 규명하기 위하여 각 터널별로 발생한 여굴의 양과 위치 등을 조사하고 이를 입찰설계단계에서 이루어진 시추공조사와 굴착단계에서의 막장검측에 의한 지질조건과 서로 비교, 분석하였다. 터널굴착에서 발생하는 여굴은 막장의 고경사 절리의 분포와 방향에 의해 영향을 받았으며, 암반조건 RQD, Q'와도 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 본 현장의 분석에 따르면 터널설계시 고경사절리의 존재여부 및 분포, 방향성 등을 면밀히 조사하고 해석하여 사전에 여굴의 발생 가능성을 확인하는 것이 필요하다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권2호
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• pp.1-13
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• 2003

여굴 또는 미굴은 터널발파 결과를 평가하는데 있어서 가장 중요한 지표중 하나이다. 폭약량과 종류, 암질상태, 천공상태에 따라 좌우되는 여굴은 터널시공의 경제성과 직결되므로 현장의 많은 발파기술자들은 이를 최소화하기 위한 노력을 끊임없이 시도하여 왔다. 일반적으로 천공은 여굴을 야기하는 가장 중요한 요소로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 천공과 관련된 다양한 작업방법들이 여굴과 천공의 정확도에 미치는 영향을 분석하여 여굴을 저감하기 위한 실제 작업모델을 제시하고자 하였다. 이를 위해 1차적으로 굴착선공 적정 공간격, 점보드릴의 천공각 변화, 굴착선공 천공착점 위치, 굴착선공 표시 등 4개 항목 45회의 실험을 실시하였다. 여굴을 줄이기 위해서는 작업자 및 감독자들의 의지와 노력이 무엇보다도 중요하였고 천공방법 및 패턴을 일부 개선하므로써 천공으로 인한 여굴량을 적지 않게 줄일수 있다고 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.241-250
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• 2007

운영 중에 있던 기존터널을 확폭하는 터널공사를 수행하던 중 기존터널 시공 시 생성된 것으로 추정되는 과대여굴 및 대규모 공동이 발견되어 신설터널의 안정성문제가 대두되었다. 이러한 과대여굴 및 공동의 형성 원인은 기존터널 시공 시 불충분한 지반조사 상태에서 과도한 발파시공으로 인해 형성된 것으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 기존터널을 안전하게 확폭하기 위한 과대여굴과 공동의 처리 대책을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.101-107
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• 2017

터널공사의 발파공법의 특성상 여굴 발생은 필연적이라고 할 수 있다. 국내 터널 여굴 관련 설계기준에 의하면 공동구 바닥부의 여굴처리는 채움 10 cm로 되어 있으나 설계 여굴량 이상의 깊이를 모두 콘크리트로 채우게 되면 공사비가 크게 증가한다. 철도터널은 항구적인 콘크리트 궤도를 적용 중에 있다. 그러나 철도터널에서 바닥 여굴이 발생할 경우 압축강도 18 MPa의 콘크리트 채움 시공(T=100 mm)을 하고 있고, 상부에 150 mm ~ 237 mm의 보조도상 콘크리트층, 240 mm 콘크리트 궤도(TCL층)를 시공하는 등의 레일 하부와 터널 암반 사이에 약 600 mm 두께의 콘크리트로 시공하고 있어 경제성이 매우 떨어지는 실정이다. 이 연구에서는 기존터널단면과 변경터널단면에 대해 각각 여굴 깊이에 따라 콘크리트 균열 수치해석 및 콘크리트 균열 위험도 분석, 콘크리트 균열 안정성 확보를 위한 터널 바닥콘크리트 소요 두께에 대한 적정성을 평가하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제20권1호
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• pp.51-59
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• 2002

터널의 1차 숏크리트 라이닝의 설계선 외측 부분에 발파시 주변에 방사상으로 발생되는 균열들을 제어하기 위하여 Smooth-Blasting 공법 적용하여 외곽공에 정밀폭약(FINEX)을 사용한다. (주)한화에서는 Smooth-Blasting 공법의 중요사항인 폭약선정 사항에서 기존의 G/D 계열의 FINEX를 동일 발파조건에서 여굴 및 미굴의 발생을 최소화시키기 위해 에멀tus 계열의 New FINEX를 개발하여 약종 별로 동일 발파 패턴을 적용하여 터널에서 시험발파를 실시하여 천단 및 좌, 우 측벽의 여굴의 발생범위를 계측장비와, Half Casting을 측정하였다. 현장 시험발파를 통한 결과 흑운모 편마암(일축강도 $1500{\;}Kg/\textrm{cm}^2)$에서 여굴제어는 G/D계열의 FINEX 보다 EMX 계열의 New FINEX가 15~50% 정도 감소가 되었다.