터널 막장전방 지질평가를 위한 선대구경 공내영상 및 천공데이터 계측시스템 개발에 관한 연구

Abstract

최근 지상공간이 포화됨에 따라 지하공간의 개발이 늘어나고 있다. 지하공간을 활용한 대규모 터널 및 지하공간 건설에 있어 지질상태를 정확히 파악하는 것은 안전한 시공과 사업의 성공을 위한 중요한 요소이다. 설계단계의 지질조사는 대상지질을 정밀하게 파악하는데 한계가 있다. 설계단계 조사 시 정확하게 파악하지 못한 지질상태를 파악하기 위해 시공 중 지질조사를 수행하게 된다. 그 중 막장 전방으로의 천공을 통해 지반을 조사하는 방법인 선진천공, 선진수평시추 탐사법이 사용되는데 시공에 비용 및 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 터널발파 시공 시 발생되는 진동을 저감시키기 위해 적용되는 선대구경 수평천공 공법(PLHBM)을 활용하여 막장 전방의 지질조사 시 분석데이터인 추진, 회전, 타격 및 천공속도를 포함한 천공데이터를 획득하기 위해서, 선대구경 천공 장비에 천공 데이터 모니터링 시스템을 개발하였고, 천공이 완료된 홀 내부를 탐사하여 막장 전방의 지질 정보를 획득할 목적으로 홀 내부 계측 장비를 개발하였다. 시스템의 개발 과정에서 현장 적용성을 확인하기 위해 국내 32개의 터널건설 현장에 적용하였으며, 데이터의 품질개선 및 데이터 분석 용이성과 같은 문제점을 수정보완해가며 지속적으로 시스템을 개선하였다. 장비의 검증을 위해 천공 장비로부터 획득되는 천공 데이터의 이상대와 홀 내부 계측 장비로부터 획득되는 영상 데이터를 연계 분석한 결과, 각 데이터들은 높은 상관관계를 보였으며, 특히 파쇄대 구간에서 천공속도가 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 회전압과 추진압은 파쇄대 구간에서 함께 감소하는 등 충분한 상관관계를 충분히 보였으나 추진압의 경우 변화의 폭이 회전압에 비해 매우 작았다. 위 천공데이터와 공내 촬영 영상을 통해 파쇄대 등의 지질정보를 파악 할 수 있었으며 향후 본 계측 시스템을 통해 보다 다양한 현장 데이터를 수집하고 지질정보와 데이터간의 연구를 통해 지질조사로서 최적화된다면 선대구경 수평천공 공법을 통한 시공 중 지질조사의 탐사법으로 활용 가능할 것으로 기대된다.