시멘트계 주입재료의 암반그라우팅 효과에 관한 실험적 비교연구

Abstract

요 지

본 연구는 그라우팅 주입재료 중에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 시멘트계 입자형 주입재료의 주입효과를 평가하기 위해서 보통시멘트와 초미립자시멘트를 대상으로 암반층에서 현장적용을 시행하였으며, 최종적으로 시멘트계 주입재료의 초미립자와 보통시멘트의 적용범위를 평가하고자 한다. 암반에서 주입재의 주입효과 평가를 위해서 시추조사, 수압시험, 공내재하시험, 공내전단시험, 단위주입량분석, p～q～t chart 유형 분석 등을 통해서 비교연구를 시행한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 시추조사 시험 결과 그라우팅 후의 암질상태(TCR/RQD) 변화가 뚜렸하였으며, 초미립자를 주입한 경우가 보통시멘트를 주입한 경우보다 개량효과가 좀 더 우수하였다. 현장수압시험 결과 초미립자주입재 시공구간의 투수계수가 보통시멘트 주입재 시공구간 보다 우수한 개량효과를 보였으며, 공내재하시험 결과에서도 초미립자주입재가 보통시멘트 주입재에 비해서 암반 보강에도 유리함을 보여주고 있다. 공내전단시험 결과는 약간 증가하는 정도였으며, 주입재 종류에 따라서 큰 차이가 없었다. 이는 기존의 연구성과에서 뚜렷한 증가경향을 제시하지 못하는 결과와 유사한 실정이다. 단위주입량 검토결과 초미립자주입재는 Deere(1982)가 제안한 값에서 보통(moderate)수준으로 주입이 되었으며, 보통시멘트 주입재의 경우는 약간적음(moderately low) 수준으로 주입이 되었다. 이를 고려하면 초미립자주입재가 보통시멘트에 비해 미세한 공극까지 침투가 더 많이 이루어진 것으로 사료된다. 암반기초에서 p～q～t chart 변화를 검측한 결과 초미립자주입재를 사용하는 경우 한계압력에 쉽게 도달하지 않고 주입재가 지반으로 주입되는 반면, 보통시멘트 주입재를 사용하는 경우 한계압력을 쉽게 상회하여 시공성이 현저히 저하 되었다. 본 연구와 같이 난투수성 암반기초에서 초미립자주입재를 사용하는 경우 보통시멘트 주입재를 사용하는 경우보다 암반상태, 투수성, 탄성계수 및 변형계수, 단위주입량 및 주입재 회수율 등 측면에서는 유리하지만 전단응력 측면에서는 유의차가 없는 것으로 확인되었다. 따라서, 난투수성 암반기초에서는 기초 차수 및 보강성을 확보하기 위해서 초미립자주입재를 사용하는 것이 유리하다는 것을 알 수 있다.

주요어 : 그라우팅, 초미립자주입재, 시추조사, 수압시험, p-q 곡선