• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.651-668
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• 2017

터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장 단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인 안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나 최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은 있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로 개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고 있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및 시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.273-284
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• 2018

A detailed understanding of the mechanical behaviors for crushed coal rocks after grouting is a key for construction in the broken zones of mining engineering. In this research, experiments of grouting into the crushed coal rock using independently developed test equipment for solving the problem of sampling of crushed coal rocks have been carried out. The application of uniaxial compression was used to approximately simulate the ground stress in real engineering. In combination with the analysis of crack evolution and failure modes for the grouted specimens, the influences of different crushed degrees of coal rock (CDCR) and solidified grout strength (SGS) on the mechanical behavior of grouted specimens under uniaxial compression were investigated. The research demonstrated that first, the UCS of grouted specimens decreased with the decrease in the CDCR at constant SGS (except for the SGS of 12.3 MPa). However, the UCS of grouted specimens for constant CDCR increased when the SGS increased; optimum solidification strengths for grouts between 19.3 and 23.0 MPa were obtained. The elastic moduli of the grouted specimens with different CDCR generally increased with increasing SGS, and the peak axial strain showed a slightly nonlinear decrease with increasing SGS. The supporting effect of the skeleton structure produced by the solidified grouts was increasingly obvious with increasing CDCR and SGS. The possible evolution of internal cracks for the grouted specimens was classified into three stages: (1) cracks initiating along the interfaces between the coal blocks and solidified grouts; (2) cracks initiating and propagating in coal blocks; and (3) cracks continually propagating successively in the interfaces, the coal blocks, and the solidified grouts near the coal blocks. Finally, after the propagation and coalescence of internal cracks through the entire specimens, there were two main failure modes for the failed grouted specimens. These modes included the inclined shear failure occurring in the more crushed coal rock and the splitting failure occurring in the less crushed coal rock. Both modes were different from the single failure mode along the fissure for the fractured coal rock after grouting solidification. However, compared to the brittle failure of intact coal rock, grouting into the different crushed degree coal rocks resulted in ductile deformation after the peak strength for the grouted specimens was attained.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.33-40
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• 2007

풍화암층에 시공된 부력앵커의 거동을 현장인발시험을 통하여 분석하였다. 부력앵커는 지하철역사의 지하층에 작용하는 부력을 저항하기 위하여 시공되었다. 본 연구에서는 부력앵커의 한계인발저항력과 앵커와 지반의 경계면에서의 전단응력 전이 메커니즘에 대한 분석을 실시하였다. 인발시험에서는 앵커의 정착장(2~7m)과 천공직경(108~165mm)을 변경시키면서 그 영향을 고찰하였다. 인발시험결과에 의하면 앵커의 한계인발력은 정착장의 길이 및 천공직경이 증가 할수록 증가하는 것으로 분석되었다. 인발시험을 통한 앵커의 한계인발력은 이러한 인자들에 따라 392~1,569kN의 범위를 보이는 것으로 분석되었다. 이로부터 경계면에서 227~505kPa 전단강도가 발생하는 것으로 산정되었다. 인발시험결과에 의하면 인발력의 크기가 증가할수록 전단강도의 발현정도가 증가하는 것으로 나타났다. 인발시험을 통해서 관찰된 파괴 형태는 앵커의 길이에 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 앵커의 길이가 짧은 경우(2~3m) 콘 형태의 파괴가 관찰되었으며, 앵커의 길이가 증가한 경우(5~7m)는 앵커의 파괴가 앵커체와 주변지반과의 불연속면에서 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.79-86
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• 2009

최근 도심 구조물의 규모가 급격히 대형화됨에 따라 인접구조물이 존재하는 상태에서 대규모의 기초구조물의 설치를 위한 넓고 깊은 범위의 굴착이 빈번히 시행되고 있어 안전관리의 중요성이 크게 부각되고 있다. 시공 및 사용 중에 토류구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 쏘일앵커, 쏘일네일 및 락앵커 등의 지반보강재에 작용하는 프리스트레스 하중(prestress force) 및 변형을 지속적이고 효과적으로 관측할 수 있는 방법이 필요하다. 그러나 현재 현장에서 주로 사용되는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 타입의 변형율계를 이용한 변형 및 장력의 측정은 센서 자체의 자기열화 특성 때문에 장기적인 모니터링에는 효과적이지 않을뿐더러 시험체 내부에서 다수의 측정점을 측정하기 위해서는 많은 스트레인게이지를 설치하기 위해 리드선의 공간이 크게 필요한 단점이 있다. FBG(Fiber Bragg Grating)센서는 스트레인게이지와 비교해서 매우 작은 직경을 가지며 전자기파에 의한 노이즈가 없고 내구성이 커서 장기적인 모니터링이 필요한 구조물에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 7연 강연선의 센터 킹케이블에 FBG 센서를 내장한 스마트 텐던을 이용하여 토류구조물의 보강에 활용되고 있는 앵커와 주변 그라우트면의 하중전이 특성에 대한 일련의 실내실험 결과를 기술하였다. 연구결과 스마트 텐던은 기존의 스트레인 게이지 변형율계로는 마땅히 측정할 수 없던 7연 강연선과 그라우트면의 변형률을 매우 효과적으로 측정할 수 있을 뿐 아니라 하나의 선으로 여러 위치의 변형을 효과적으로 측정할 수 있어 지반보강재의 장력모니터링 뿐만 아니라 그라우트로 부착된 부분의 하중전이 특성을 효과적으로 파악할 수 있는 것으로 나타났다.