A Study on the Impermeable Effect by Grouting in the Subsea Tunnel

(1)

† Geotechnical Department, Dream ENG Co., Ltd. (Corresponding Author : [email protected])

해저터널에서 주입에 의한 차수효과 연구

A Study on the Impermeable Effect by Grouting in the Subsea Tunnel

김 승 환^†･ 임 희 대¹⁾･ 윤 성 민²⁾

Seunghwan Kim ･ Heuidae Lim ･ Seongmin Yoon

Received: March 20

^th

, 2017; Revised: March 29

^th,

2017; Accepted: April 24

^th

, 2017

ABSTRACT : In this study, the effect of rock mass curtain grouting was investigated by analyzing the correlation between the parameters of the RMR & grout injection volume, Lugeon value & RQD, Lugeon value & cement injection volume. In order to investigate the effect of rock mass curtain grouting, we analyzed the grout injection volume of 315 curtain grouting holes at 9 tunnel face of NATM Subsea tunnels in gneiss area. The total grout injection volume in the Subsea tunnels study was slightly changed in some tunnels face but decreased with increasing the rating of parameters in spacing of discontinuity (R3, Js) and groundwater condition (R5). The geological anomalies of seismic survey (3D, TSP) and the inflow of probe hole were found to be more correlated of relative than the parameters of RMR. The unit injection volume was found to decrease with higher ratings in the parameters of the RMR except the weathering degree of the discontinuity (Jc, R4). The correlation between RQD and Lugeon values is not significant, but it can be confirmed that the Lugeon value tends to decrease as the RQD value increases.

Keywords : Subsea tunnel, Curtain grouting, Lugeon value, RMR, Injection volume

요 지 : 본 연구에서는 편마암지역의 NATM 해저터널 막장 9개소에서 실시한 차수 주입홀 315공에 대한 주입재 주입량에 대하여 RMR 분류요소들과 주입재 주입량, 루전값과 RQD, 루전값과 시멘트 주입량의 상관관계를 분석하여 암반 차수 주입 효과를 연구하 였다. 연구대상 해저터널에서 막장별 주입재 총주입량은 일부 막장에서 다소 변화폭은 있으나, 불연속면의 간격(R3, Js)과 지하수 상태(R5)에서 분류요소의 평점이 높을수록 감소하는 것으로 나타났으며, 막장별 총주입량은 RMR 분류요소들보다는 탄성파탐사 (3D, TSP)의 지질이상대 및 감지공의 유입량과 상관관계가 큰 것으로 나타났다. 단위주입량은 불연속면의 상태(Jc, R4)의 풍화도를 제외한 RMR 분류요소들에서 평점이 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. RQD와 루전값은 상관관계가 크지 않으나, RQD 값이 클수록 루전값이 감소하는 경향을 확인할 수 있었다.

주요어 : 해저터널, 차수주입, 루전값, RMR, 주입량

Journal of the Korean Geo-Environmental Society

18(6): 5～19. (June, 2017) http://www.kges.or.kr

ISSN 1598-0820 DOI https://doi.org/10.14481/jkges.2017.18.6.5

1. 서 론

국토의 균형적인 발전과 효율적인 이용을 위하여 해저터 널, 지하공간 등의 다양한 신공간 창출이 요구되고 있는 실 정으로 이러한 공간 활용 측면에서 국내 도서 간의 낙후된 물류와 교통 인프라를 개선하기 위해 초장대 교량이나 해저 터널 등이 계획 또는 시공 중에 있으며, 국내에서는 제주∼

호남 해저터널, 한･일 해저터널과 한･중 해저터널 등이 논 의되고 있다. 관광, 문화, 교통, 물류수송을 위한 교통수단 으로 육지와 섬을 연결하고, 바다를 건너 국가와 국가를 연 결하는 해저터널 중 굴착식 터널은 기계식굴착(실드TBM 등) 과 NATM(New Austrian Tunnelling Method) 굴착방법이 있는데 도로터널은 철도터널에 비해 상대적으로 단면적이 크기 때문에 원형대단면터널에 실드TBM 등 기계식굴착을

적용할 경우 사공간이 많고 장비의 초기구입비용이 높아 공 사비가 증가한다. 따라서 해저도로터널은 NATM 굴착공법 을 적용하여야 하는 경우가 있고, 해저에 건설되는 터널은 위치상 수원이 무한으로 존재하기 때문에 시공 중의 용수대 책과 완성 후의 누수대책에 특단의 배려가 요구되며, 해협부 에서는 지질구조상 단층파쇄대 등의 약선이 존재하는 경우 가 많기 때문에 돌발용수 등으로 인해 난공사로 되는 경우 가 있으므로 암반 차수 주입에 대한 대책이 필수적이다.

암반 차수 주입은 투수성이 큰 암반 내에서 지하수 유동경로 가 되는 절리틈새를 막는 개념으로 절리의 밀도, 틈새, 충전물 등이 요구되는 차수기준에 의해 좌우되며, RMR, Q-System 등 암반분류 및 암반상태와는 상관관계가 적은 것으로 알려져 있 다. Hong et al.(2002)과 Yea(2009)는 댐에서의 주입압력, RQD 와 주입량 및 루전값(Lu), 루전값과 단위시멘트량에 대한 상

(2)

관관계를 분석하여 기반암에서의 주입에 의한 차수효과를 연 구하였다. Kong et al.(2010)은 신분당선 전철건설 ○공구 수 직구에서 암반주입을 시험하여 초립자주입재와 보통포틀랜드 시멘트 주입재의 주입효과를 평가하여 초미립자 주입재를 사 용하는 경우가 보통시멘트 주입재를 사용하는 경우보다 투수 성, 탄성계수 및 변형계수, 단위주입량 및 주입재 회수율 등 측면에서는 유리하지만 전단응력 측면에서는 차이가 거의 없 다고 연구하여 제시하였다. You et al.(2012)은 산악○○터널 에서 주입 전･후의 암반투수계수, 주입량과 Q분류 파라미터 간의 상관관계를 분석하는 연구를 하였고, Lee(2014)는 해수 면 100m 아래에 있는 싱가포르 ○○유류비축기지 현장에서 주입 전･후의 감지공 유입량과 수압시험, 루전값, 주입재 주 입량을 시험하여 개선된 GIN 주입 방법을 연구하였다. Do et al.(2012)은 주입이 적용되는 건설현장에서 자동화 주입 기법의 품질관리기술과 방법에 대한 내용을 분석하여 주입압력과 주입 대상 지반의 특성간의 신뢰성 있는 상관관계를 연구하였다.

차수주입은 해저터널, 하저터널과 에너지 비축기지 등 지 하공간 모든 분야 및 댐공사에서 폭넓게 사용되는 기술인 데 반해 국내･외에서 수행되는 많은 연구는 산악터널, 댐과 비 축기지에서의 차수 주입에 대한 내용이 대부분으로 NATM 해저터널에서의 차수주입에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지하수가 대량으로 유입되는 연장 L=180.0m의 9개소 막장면에서 차수 주입을 실시한 주입홀 315공에 대해 주입재 주입량을 분석하고, 각 막장면에서 감 지공 유입량 측정, 수압시험과 루전값 측정, 차수주입 후 검 사공 유입량을 측정하여 RMR 파라미터들과 주입재 주입 량, 루전값과 RQD, 루전값과 시멘트 주입량의 상관관계를 분석하여 암반 차수 주입의 효과를 연구하였다.

2. 이론적 배경

2.1 현탁액형 주입재 침투범위 이론

주입재의 침투범위를 산정하기 위한 이론식은 주입재의 점성, gel-time, 주입압력, 주입속도, 주입시간, 주입홀의 유 효경, 주입방식, 지반의 투수계수, 그리고 간극률 등의 함수 로 표현할 수 있다. 또한, 지하수 흐름, 주입재 점성의 경시 변화 등도 영향 인자로 작용하기 때문에 주입 범위를 수식 화하기 위해서는 많은 가정조건을 필요로 한다. 침투 이론 식은 일반적으로 다음과 같은 가정에 기초하여 유도된다.

① 주입재의 침투는 층류(laminar flow)이며, Darcy 법칙 을 따른다.

② 주입재와 물의 비중은 같으며, 침투 시 중력의 영향은 무시한다.

③ 주입재의 점성은 일정하다.

④ 지반은 균질하며 무한하다.

⑤ 지반은 포화되어 있으며, 지하수의 유동은 없다.

현재까지 다양한 형태의 침투 이론식이 제안되었으며, 이러 한 이론식은 주입 약액의 종류, 주입 방식, 그리고 지반 조건 (지반-암반)에 따라 그 형태를 달리하고 있다. 사질토 지반에 대한 대부분의 침투이론은 지반 내 간극을 통하여 침투 주입 되거나 주입압에 의하여 할렬주입된다는 기본 가정에서 유도 되었으며, 암반의 경우에는 절리의 빈도와 균열폭 등에 관련 하여 이론식이 전개되었다. Karol(1961)은 지반 간극을 수리 학적으로 성질이 같은 관으로 가정하고, 주입압이 주입재 전 단강도(주입재와 관벽의 마찰각도)와 같아질 때 침투가 종료 된다는 가정으로부터 Eq. (1)과 같은 관계식을 유도하였다.

   





_



_

 

_ (1)

여기서,



: 침투 반경(cm)



_ : 주입홀 반경(cm)



_: 물의 단위중량(g/cm³)



: 중력가속도(cm/sec²)



: 수두(주입압)(cm)



_ : 등가 반경(cm)

 : 주입재의 고결강도(dyne/cm²)

2.2 터널굴착에 따른 유입수 거동

완전 배수조건은 터널 굴착경계면에서 흐름 저항이 전혀 없 는 경우를 말한다. 완전 배수조건은 간극수압이 제로(p=0)인 수리경계조건을 전제로 한다. 완전 배수조건의 수리 경계조건 과 흐름 이론을 이용하면 터널 내로 유입되는 유량을 산정할 수 있다. 이 조건은 라이닝이 없는 조건 또는 배수시스템의 투 수계수가 주변 지반에 비해 현저히 클 때 성립한다. 이러한 경 우 Fig. 1과 같이 굴착면에 대기압이 작용하여 간극수압이 ‘0’

인 조건이 되며, 터널 굴착면에서 수위에 이르는 크기의 수두 가 지반을 통하여 손실이 일어나면서 유입이 발생하게 된다. 이제까지 터널 내 유입량(q₀) 산정을 위한 많은 이론식이 Fig. 1의 조건을 기준으로 유도되었다. 완전 배수조건에서 지 하수의 터널 내 유입량은 라이닝의 투수성이 지반의 투수성 과 같거나 그 이상인 상태이며, 따라서 유입량은 지반의 투 수계수 k에 의하여 결정된다. 원형터널의 완전 배수조건에 서 유입량을



_라 할 때, 정상류 조건에 대한 대표적인 유입 량 이론식은 Goodman(1965)이 Eq. (2)와 같이 제안하였다.

(3)

(a) Seepage behavior without tunnel lining (b) Seepage behavior with tunnel lining Fig. 1. Groundwater seepage behavior of NATM tunnel

Table 1. RMR rock mass classification method

① Classification parameters and their ratings

Parameter Ranges of values

R1

Strength of intact rock

material

Point-load strength index

(MPa) > 10 4∼10 2∼4 1∼2

For this low range, Uniaxial compressive test is

preferred Uniaxial compressive strength

(MPa) > 250 100∼250 50∼100 25∼50 5∼25 1∼5 < 1

Rating 15 12 7 4 2 1 0

R2 Drill core quality (RQD) % 90∼100 75∼90 50∼75 25∼50 < 25

Rating 20 17 13 8 3

R3 Spacing of discontinuities (Js) cm > 200 60∼200 20∼60 6∼20 < 6

Rating 20 15 10 8 5

R4

Condition of discontinuities

(Jc)

Discontinuity length (m) < 1 1∼3 3∼10 10∼20 > 20

Rating 6 4 2 1 0

Separation (mm) None < 0.1 0.1∼1 1∼5 > 5

Rating 6 5 4 1 0

Roughness Very rough Rough Slightly rough Smooth Slickensided

Rating 6 4 3 1 0

Infilling (mm) None Hard filling

< 5

Hard filling

> 5

Soft filling

< 5

Soft filling

> 5

Rating 6 4 3 2 0

Weathering Unweathered Slightly weathered Moderately weathered Highly weathered Decomposed

Rating 6 5 3 1 0

R5 Groundwater

Inflow per 10 m tunnel

length (ℓ/min) None < 10 10∼25 25∼125 > 125

Ratio

Joint water pressure

0 < 0.1 0.1∼0.2 0.2∼0.5 > 0.5

Major principal stress

General condition Completely dry Damp Wet dripping Flowing

Rating 15 10 7 4 0



_

 

ln  

_





_



_

(2)

여기서,



_ : 완전배수 시 터널 내 유입량(m³/sec/m)



_ : 인접지반의 투수계수(m/sec)



_ : 터널 반경(m)



_: 터널의 중심으로부터 지하수위까지의 수두차(m) h : 지하수 침투거리(m)

2.3 RMR 분류법

RMR 분류법은 Bieniawski(1989)가 1976년에 제안한 내

(4)

Table 1. RMR rock mass classification method (Continued)

② Rating adjustment for discontinuity orientation

Strike and dip orientations of discontinuities Very favorable Favorable Fair Unfavorable Very unfavorable R6 Ratings

Tunnels 0 -2 -5 -10 -12

Foundations 0 -2 -7 -15 -25

Slopes 0 -5 -25 -50 -60

Table 2. Tunnel evaluation criteria according to strike/dip of discontinuity

Srike perpendicular to tunnel axis

Strike parallel to tunnel axis Irrespective of strike Drive with dip Drive against dip

Dip 45∼90°

Dip 20∼45°

Dip 45∼90°

Dip 20∼45°

Dip 45∼90°

Dip 0∼20°

Very favorable Favorable Fair Unfavorable Fair Very unfavorable Unfavorable

Fig. 2. Plan longitudinal section and geologic map

용에 대해 1989년 일부내용을 수정 보완하여 현장이나 시

추조사로부터 구할 수 있는 5가지 분류요소(암석 일축압축 강도, RQD, 불연속면 간격, 불연속면 상태, 지하수 상태)에 대한 정량적인 평점점수의 합으로 기본 RMR 값을 산정한 후, 불연속면의 방향에 대한 보정을 하여 최종 RMR 값을 산정한다. 암석강도는 전체평점의 15%, 절리에 관한 요소 는 70%, 지하수의 영향에 15%를 배당하여 주로 절리 등의 불연속면 특성에 의한 암반을 평가하는 분류방법으로 암반 분류 평가항목 및 평점은 Table 1과 같고, 절리면의 방위와 터널 굴진방향의 상관관계에 대한 내용은 Table 2와 같다.

3. 대상 현장 지반특성

3.1 현장 현황

본 연구 대상 현장은 충남 보령시 신흑동(북항)∼충남 보 령시 오천면 원산리 일원에 위치한 ○○터널로써 자연 생태계 의 보전을 도모하고 주변경관의 훼손을 방지할 수 있는 연

장 6.93km의 NATM 굴착식 해저터널 구간의 중간부에 해 당되며, Fig. 2에서 볼 수 있듯이 암반 차수 주입을 실시한 180m 구간이다. 연구 대상 구간의 지질 상태는 선캄브리아 기의 편마암이 분포하며, 터널의 위치는 해수면에서는 최대 약 80.0m, 해저면에서는 최대 약 60.0m 하부에 계획되었다.

터널 지보패턴은 STA. 0.0∼108.0 구간에서는 SP-4를 적용하 였으며, STA. 108.0∼180.0 구간에서는 SP-3을 적용하였다.

3.2 탄성파탐사(3D, TSP)

TSP 탐사는 일반적으로 터널 전방 100∼200m 내외까지 해석이 가능하며, 양호한 암질 내에 단층대 등 연약대가 존 재할 경우 파쇄대의 3차원적인 방향성은 인지가 되나, 전반 적으로 불량한 암질 내 연약대의 존재는 파악하기 어렵다.

터널전방 탄성파탐사(3D, TSP)에 의한 3차원 분석 결과는 Fig. 3과 같으며, TSP 탐사 속도 분석 결과의 탄성파속도 Vp와 Vs에 대한 막장별 탄성파탐사(3D) 평균값은 Table 3 과 같다.

STA. 0.0∼27.0 구간은 암질저하 및 불연속면 발달구간

(5)

STA. -4 ~ 27 - Degradation of rock quality - Fault zone prediction

STA. 68 ~ 94 - Degradation of rock quality - Gushot prediction

STA. 118 ~ 138 - Degradation of rock

quality upper tunnel

STA. 144 ~ 180 - Degradation of rock quality - Gushot water prediction

Fig. 3. 3-dimension analysis of geological anomalies

Table 3. Seismic survey (3D) average of tunnel face

Tunnel face No. STA. Vp (m/sec) Vs (m/sec) Geological anomalies

TF-1 0.0∼20.0 4,893∼4,495

(4,694)

3,060∼3,110 (3,085)

･ Degradetion of rock quality

･ Discontinuity development zone

･ Fault zone prediction

TF-2 12.0∼32.0 4,495∼5,373

(5,150)

3,026∼3,144 (3,085)

･ Degradation of rock quality

TF-3 24.0∼44.0 5,220∼5,373

(5,299)

3,024∼3,144 (3,084)

･ Some sections degradation of rock quality

TF-4 44.0∼76.0 5,220∼5,501

(5,373)

3,024∼3,126 (3,075)

TF-5 76.0∼96.0 5,183∼5,552

(5,368)

2,873∼3,086 (2,980)

･ Degradetion of rock quality

･ Partial gushout water prediction zone

TF-6 90.0∼110.0 5,419∼5,552

(5,485)

3,086∼3,100 (3,093) TF-7 110.0∼118.0 5,272∼5,399

(5,336)

3,125∼3,152 (3,139) TF-8 118.0∼138.0 5,399∼5,580

(5,517)

3,088∼3,138

(3,113) ･ Distribution of low rock quality zone in the upper part of tunnel TF-9 132.0∼152.0 5,573∼6,408

(6,126)

3,088∼3,106 (3,097)

･ Some sections gushout water zone

･ Some sections degradation of rock quality TF-10 146.0∼166.0 5,511∼6,397

(5,954)

3,106∼3,201 (3,154)

･ gushout water zone

･ Degradetion of rock quality TF-11 160.0∼180.0 5,501∼6,110

(5,762)

3,191∼3,234

(3,213) ･ Discontinuity development zone

으로 추정되며, 이는 STA. 34.0 지점의 수직보링자료에서 분석된 GL(-)35.4∼39.7m 구간의 단층대로 추정된다. STA.

68.0∼94.0 구간은 암질저하 및 불연속면(절리) 발달구간, 부분적으로 용출수대 추정구간이 분포하며, STA. 118.0∼

138.0 구간은 터널 외곽부에 암질저하의 지질이상대가 분

포하고, STA. 144.0∼180.0 구간은 용출수대 및 암질저하 추정구간이 분포한다.

3.3 선진수평보링

본 연구 대상구간에서는 STA. 0.0지점과 STA. 59.0지점,

(6)

Fig. 4. Boring core (Pilot horizontal boring)

Table 4. Rock ratings by pilot horizontal boring result

STA. Pilot horizontal boring

TCR (%) / RQD (%) RMR Types of rocks TCR (%) / RQD (%) RMR Types of rocks

0.0∼3.0 100/33 38 Soft rock 81.0∼84.0 100/39 74 Soft rock

7.0∼8.0 100/18 38 Soft rock 90.0∼93.0 100/71 82 Hard rock

10.5∼12.5 100/38 59 Hard rock 96.0∼99.0 100/87 86 Hard rock

12.5∼15.5 100/58 64 Hard rock 99.0∼102.0 100/27 64 Soft rock

20.0∼22.0 98/60 64 Hard rock 108.0∼111.0 91/43∼87/53 73∼74 Soft rock∼Hard rock

60.0∼63.0 100/99∼82/48 74∼86 Soft rock∼Hard rock 158.0∼161.0 63/10 28 Soft rock

63.0∼66.0 100/36∼100/39 40∼69 Soft rock∼Hard rock 161.0∼164.0 95/85 73 Hard rock

78.0∼81.0 100/39 64 Soft rock

Fig. 5. Boring core (Vertical boring)

STA. 109.0지점에서 선진수평보링을 실시하였으며, Fig. 4 는 STA. 3.0∼12.5m지점의 선진수평보링 시추코아 사진이 며, 선진수평보링 결과에 따른 각 위치별 TCR(%)/RQD(%), RMR, 암종은 Table 4에 나타내었다.

선진수평보링결과 STA. 3.0∼12.5m에서 파쇄가 심하였는 데, 이는 STA. 34.0지점의 수직보링자료에서 분석된 GL(-)35.4

(7)

Fig. 6. Tunnel face probe hole and longitudinal arrangement

Table 5. In the parameters and RMR average of tunnel face

Tunnel

face No. STA.

R2 R3 (Js) R4 (Condition of discontinuities, Jc) R5

RQD RMR (%)

Spacing of discontinuities

Discontinuity

length Separation Roughness Infilling Weathering Total Groundwater

TF-1 0.0∼20.0 0∼58

(25)

8∼10 (8.8)

2∼4 (3.1)

1∼4 (2.1)

3∼5

(3.8) 6 3∼5

(3.5)

13∼24 (18.1)

7∼10 (9.6)

38∼64 (47) TF-2 12.0∼32.0 38∼67

(54)

10 (10.0)

4 (4.0)

5

(5.0) 6 5∼6

(5.1)

24∼25 (24.1)

10∼15 (10.7)

59∼64 (63) TF-3 24.0∼44.0 35∼72

(52)

8∼15 (10.4)

2∼6 (4.0)

1∼5 (3.8)

3∼6

(4.9) 6 3∼6

(5.3)

18∼28 (23.9)

7∼15 (12.8)

54∼78 (65) TF-4 44.0∼76.0 32∼100

(71)

8∼20 (12.4)

2∼6 (4.9)

1∼5 (4.3)

3∼6

(5.4) 6 3∼6

(5.5)

15∼29 (25.9)

7∼15 (13.7)

40∼86 (74) TF-5 76.0∼96.0 25∼80

(49)

8∼15 (13.0)

2∼6 (5.0)

1∼5 (4.2)

3∼6

(5.3) 6 5∼6

(5.7)

17∼29 (26.2)

15 (15.0)

55∼86 (72) TF-6 90.0∼110.0 27∼87

(63)

10∼15 (14.2)

4∼6 (5.7)

1∼5 (4.8)

5∼6

(5.8) 6 5∼6

(5.8)

24∼29 (28.2)

15 (15.0)

64∼86 (79) TF-7 110.0∼118.0 17∼82

(53)

8∼15 (12.2)

2∼6 (4.7)

1∼5 (4.0)

3∼6

(5.2) 6 5∼6

(5.8)

17∼29 (25.7)

15 (15.0)

50∼86 (74) TF-8 118.0∼138.0 47∼89

(73)

8∼15 (10.5)

4∼6 (4.9)

4∼5 (4.4)

5∼6

(5.4) 6 5∼6

(5.4)

24∼29 (26.1)

15 (15.0)

69∼86 (77) TF-9 132.0∼152.0 0∼80

(52)

8∼15 (9.9)

2∼6 (3.4)

1∼5 (2.9)

3∼6

(4.3) 6 1∼5

(3.9)

13∼28 (20.4)

10∼15 (12.9)

31∼85 (57) TF-10 146.0∼166.0 10∼85

(57)

8∼15 (10.3)

2∼6 (3.4)

1∼5 (2.6)

3∼6

(4.1) 6 1∼6

(3.7)

13∼29 (19.9)

7∼15 (11.7)

28∼89 (58) TF-11 160.0∼180.0 5∼92

(50)

8∼15 (10.2)

2∼6 (3.7)

1∼5 (3.2)

3∼6

(4.5) 6 1∼6

(3.8)

13∼29 (21.2)

7∼15 (11.5)

28∼89 (58)

∼39.7m구간의 단층대 및 TSP 탐사 결과 내용과 유사한 결 과를 확인할 수 있었으며, Fig. 5는 단층대로 추정되는 수직 보링의 시추코아 사진이다.

STA. 143.0∼146.0m과 STA. 158.0∼161.0m, STA. 170.0

∼173.0m 지점에서 RQD가 0∼5% 내외로 조사되었고, RMR 평점값이 28∼31로 평가되는 파쇄대가 분포하는 것으로 나 타났다.

3.4 RMR 분류

RMR 암반분류법은 Barton & Lunde(1974)의 Q-system보 다 보편화된 분류법으로 항목평가가 비교적 쉽고, 터널의 진 행방향과 절리방향성을 고려할 수 있으며, 개인적인 오차가 적어 기술자가 접근하기 쉬우므로 본 연구에서는 Bieniawski

(1989)의 RMR 암반분류법을 적용하였다. 선진수평보링 자 료를 근거하여 터널전방의 암반분류는 RMR 분류법을 적 용하여 위치별 RMR 평점은 Table 4에 나타내었고, 막장면 의 항목별 점수 및 RMR 평균값은 Table 5에 나타내었다.

4. 주입 결과

4.1 감지공

차수주입시행 기준을 위한 감지공 유입량 기준은 해외 (노르웨이, 싱가포르 등)와 국내(비축기지 등) 사례 등을 참 고하여 1개공에서 4ℓ/min 이상이거나, 3개공에서 총 8ℓ/min 이상 유입될 때 차수 주입을 시행하는 것으로 하였으며, Fig. 6

(8)

Table 6. Probe hole inflow and Lugeon measurement result of tunnel face

Tunnel face

No. STA. Inflow measurement (ℓ/min) Coefficient of

permeability (m/sec)

Lugeon (Lu)

Whether grouting 1 hole inflow 3 holes inflow

TF-1 0.0∼20.0 60.0 105.0 1.93×10^-6 12.3 Grouting

TF-2 12.0∼32.0 170.0 176.1 1.90×10^-6 12.1 Grouting

TF-3 24.0∼44.0 30.0 34.3 1.89×10^-6 12.0 Grouting

TF-4 44.0∼76.0 1.2∼2.8 1.5∼6.0 - - No grouting

TF-5 76.0∼96.0 7.3 7.6 8.26×10^-7 5.2 Grouting

TF-6 90.0∼110.0 5.6 8.1 8.31×10^-7 5.3 Grouting

TF-7 110.0∼118.0 2.0 5.6 - - No grouting

TF-8 118.0∼138.0 16.0 16.3 7.89×10^-7 5.0 Grouting

TF-9 132.0∼152.0 4.2 8.8 8.43×10^-7 5.4 Grouting

TF-10 146.0∼166.0 19.0 27.0 8.17×10^-7 5.2 Grouting

TF-11 160.0∼180.0 50.0 110.0 1.90×10^-6 12.0 Grouting

Table 7. Curtain grouting grade classification

Curtain

grouting grade

Condition of discontinuities

Lugeon Rock mass & Watery joint Spacing (m) Separation (mm) Infilling

TYPE A 0.2 above 1.0 below none 5 below ･ Good rock mass

･ Less watery joint

TYPE B 0.06∼0.2 1.0∼2.5 none 5∼10 ･ Fair rock mass

･ Partial development watery joint

TYPE C 0.06 below 2.5∼10 Some clay 10∼20 ･ Poor rock mass

･ Development watery joint TYPE D 0.06 below 10 above Some clay & Coal seam filling 20 over ･ Very poor rock mass

･ Many development watery joint Reference Boring result ISRM classification Research result Lugeon test

은 감지공 막장 및 종단 배치도를 나타내었다(Seo et al., 2010).

지하수 허용유입량은 Seo et al.(2010)에 의하면 해저터널 의 실적이 풍부한 노르웨이는 이러한 실적을 토대로 허용 유입수량을 0.3m³/min/km으로 설정하여 적용하고 있으며, 최근 굴착이 완료된 중국의 Xiang-an 터널에서는 3차로 쌍 굴 도로터널로써 목표유입량을 0.07∼0.69m³/min/km으로 설정하였고, 국내기준은 0.5m³/min/km을 제안하고 있어 유 지관리 비용 등을 고려하여 0.5m³/min/km으로 설정하였다.

Table 6은 터널막장면의 감지공에서의 유입량과 수압을 측정한 결과로 막장면 11개소 45공에 대한 자료를 정리하 였으며, 2개소에서는 유입량 측정 결과 허용치 이내로 암반 차수 주입이 필요 없는 것으로 조사되었고, 9개소에서는 유 입량 측정 결과 허용치를 초과하여 암반 차수 주입이 필요 한 것으로 조사되었다.

4.2 암반 차수 주입

암반에 대한 차수 주입의 목적은 공사 중 막장 안정을 위 한 과다 유입수 방지, 운영 중 유입수를 목표 유입량인 0.5 m³/min/km 이하로 제한하는 데 있으며, 차수 주입은 작업시

기와 목적에 따라 사전주입과 추가주입으로 구분된다. 사전 주입은 막장 전방에서 시행하며, 과다 유입수 방지로 막장 안정 효과와 운영 중 지하수 유입량 저감 효과, 단층파쇄대, 풍화암반의 강도 증진 효과가 있다. 추가주입은 사전주입 후 굴착 완료된 구간에서 용출수가 많을 경우 추가주입을 실시 하여 운영 중 지하수 유입량 기준 유지를 위해 필요하다.

Table 7은 지반조사와 절리에 대한 ISRM 분류인 차수주 입 등급 분류표를 나타낸 것으로, 감지공에서 측정한 유입 량과 루전값을 고려한 Table 7의 기준으로 차수주입등급을 결정하였다(Seo et al., 2010).

본 연구 대상 범위에서는 막장면 No. TF-5, No. TF-6, No.

TF-8∼No. TF-10에서는 차수주입등급 TYPE B를 적용하였 고, 막장면 No. TF-1∼No. TF-3과 막장면 No. TF-11에서는 차수주입등급 TYPE C를 적용하였다. 암반 차수 주입의 주 입장과 중첩장은 TYPE B는 20m에 6m 중첩장을 두고, TYPE C는 20m에 8m 중첩장을 두었다. 천공장은 경사 각도를 고 려하여 20.7m로 하였고, 차수주입등급 TYPE B와 TYPE C 의 차수 주입 개요도는 Fig. 7에 나타내었다.

주입 시 주입재는 TYPE B에서 마이크로 시멘트 또는 보

(9)

TYPE B TYPE C

Fig. 7. Curtain grouting diagram of TYPE B, TYPE C

Table 8. Tunnel face grout injection status

Tunnel

face No.

STA.

Hole injection

(hole)

Total grouting volume

(m³)

Total cement volume

(ton)

Average grouting volume per unit

of m (ℓ/m)

Maximum grouting volume per unit

of m (ℓ/m)

Minimum grouting volume per unit

of m (ℓ/m)

Total injection time

(hour)

Grouting pattern

(type)

TF-1 0.0∼20.0 47 22.4 19.9 23.1 77.3 9.7 29.4 C

TF-2 12.0∼32.0 47 21.3 20.0 21.9 109.5 9.5 25.2 C

TF-3 24.0∼44.0 53 22.4 20.8 20.4 91.5 9.2 27.5 C

TF-5 76.0∼96.0 30 8.0 6.2 15.9 42.5 9.1 11.2 B

TF-6 90.0∼110.0 22 5.5 5.5 12.1 30.6 9.2 8.7 B

TF-8 118.0∼138.0 25 12.1 10.8 23.4 59.3 9.2 14.8 B

TF-9 132.0∼152.0 22 6.1 5.4 13.3 34.6 9.0 10.3 B

TF-10 146.0∼166.0 22 11.6 10.9 25.4 83.3 9.3 12.3 B

TF-11 160.0∼180.0 47 19.1 17.4 19.6 126.8 9.2 24.0 C

통 포틀랜드 시멘트를 사용하였고, TYPE C에서 보통 포틀 랜드 시멘트를 사용하였다. 본 연구 대상 구간의 주입방식 은 정량주입방식과 정압주입방식을 검토하여 정압주입방식 을 적용하였으며, 주입 시 주입압은 시공사례와 현장 시공 에서 얻어진 결과를 바탕으로 45bar를 적용하였다. 차수 주 입의 중단은 최대주입압 상태 2∼5분 유지 시 공당주입량 이 3ℓ 이하일 때 주입을 멈추었다.

4.3 막장별 주입 결과

감지공에서 지하수 유입량을 측정하여 허용유입량보다 많 은 유입량이 발생할 때 차수 주입을 실시하였으며, Table 8 은 막장별 주입 현황을 표시하였다. 주입패턴 TYPE-C를 적 용한 막장면에서 총주입량은 19.1∼22.4m³이고, 주입패턴 TYPE-B를 적용한 막장면에서 총주입량은 5.5∼12.1m³로, 주입패턴 TYPE-C에서의 주입량이 TYPE-B보다 많은 양이 주입되었음을 확인할 수 있다. 이와 같이 주입량이 현저한 차이를 나타나는 이유는 감지공에서의 지하수 유입량과 관 계가 있으며, 탄성파탐사(3D, TSP)에서도 암질저하와 불연 속면 발달구간, 단층대 추정구간의 지질이상대가 분포하기 때문인 것으로 판단된다.

주입패턴 TYPE-B를 적용한 TF-8, TF-10은 주입 시 주입 량이 동일 주입패턴을 적용한 막장보다 많이 주입되었는데,

그 이유는 감지공에서의 지하수 유입량이 다소 많았고, 탄 성파탐사(3D, TSP) 조사에서 나타난 터널 막장과 외주면에 분포하는 암질저하 및 용출수대의 지질이상대 때문으로 판 단된다.

전체적으로 단위 m당 최대주입량은 30.6∼126.8ℓ/m으로 암반상태에 따라 큰 차이를 보이나, 단위 m당 최소주입량은 9.0∼9.7ℓ/m으로 차이가 없음을 알 수 있는데, 이는 지하수 유입량이 많은 부분에 먼저 차수 주입을 실시해서 터널 주 변 암반의 공극에 주입재가 충전되었기 때문으로 판단된다.

4.4 검사공

차수 주입 완료 후 굴착 전 차수 주입의 차수 효과를 확 인하기 위해 검사공을 천공하여 유입량을 확인한 후 추가주 입 또는 굴착 진행여부를 결정해야 한다.

검사공 천공장은 차수 주입 천공장과 동일하게 유지하였 으며, 천공개수는 막장 당 5공을 기본으로 천공하며, 감지 공 유입량이나 차수 주입 시 주입량을 검토하여 천공수를 조절하여 측정하였다.

차수 주입을 위한 감지공에서 다량의 유입량이 발생하였 던 부분이 있을 경우 그 주변에 대한 집중적인 검사공 배치 를 하여, 검사공의 천공에 의한 유입량 측정 결과에 따른 추가주입을 실시하는 기준은 감지공 유입량 기준 즉, 1개공

(10)

Fig. 8. Inspection hole and additional grouting, longitudinal arrangement (example)

Table 9. Inspection hole inflow measurement result of tunnel face

Tunnel

face No. STA. Inflow measurement (ℓ/min) 1 hole inflow 3 holes inflow

TF-1 0.0∼20.0 2.7 5.4

TF-2 12.0∼32.0 2.8 5.8

TF-3 24.0∼44.0 1.6 2.9

TF-5 76.0∼96.0 2.4 4.4

TF-6 90.0∼110.0 0.8 0.8

TF-8 118.0∼138.0 2.3 3.1

TF-9 132.0∼152.0 1.8 3.1

TF-10 146.0∼166.0 0.6 1.5

TF-11 160.0∼180.0 2.4 4.1

Fig. 9. Vp speed vs tunnel face total injection volume

Fig. 10. Vp speed vs grouting hole injection volume

에서 4ℓ/min, 3개공 합이 8ℓ/min 이상으로 동일하게 적용하

였으며, Fig. 8은 검사공과 추가주입에 대한 막장 및 종단 배치를 나타내었다.

Table 9는 검사공 유입량 측정결과를 나타내었으며, 검 사공 유입량 측정결과는 1개공에서 0.6ℓ/min∼2.8ℓ/min이 측 정되었고, 3개공에서 1.5ℓ/min∼5.8ℓ/min이 측정되었으며, 막 장면 No. TF-1∼TF-3에서는 검사공의 유입량이 초기에 많 아 천공 개수를 막장 당 5공의 기본보다 많은 천공을 실시 하여 확인하였으나, 허용 기준값을 모두 만족함을 확인할 수 있었다.

5. 주입효과 및 상관성 분석

5.1 탄성파탐사(3D TSP)와 주입량 관계

Fig. 9는 암반 차수 주입을 실시한 9개소 막장면에 대한 탄성파탐사(3D, TSP) Vp 속도와 막장별 총주입량의 관계 를 나타내었고, Fig. 10은 탄성파탐사(3D, TSP) Vp 속도와 각 주입홀 단위주입량의 관계를 나타내었다. 단위주입량은 주입홀 당 총주입량을 주입홀당 천공길이로 나눈 단위 미터 당 주입량으로 나타내었다.

탄성파탐사(3D, TSP) Vp 속도는 막장별 주입량에 큰 영

향을 주지 않았으나, 탄성파탐사 Vp 속도 값이 클수록 주입 량이 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며, 탄성파탐사(3D, TSP) 결과의 단층대 및 암질저하, 불연속면 발달구간의 지 질이상대에서 총주입량이 큰 것을 확인할 수 있었다.

5.2 RMR 분류 요소와 주입 시 주입량 관계

Fig. 11에서 Fig. 19까지는 암반 차수 주입을 실시한 9개 소 막장면에 대한 RMR 분류요소들과 막장별 총주입량을 비교･분석하였으며, Fig. 15에서 RMR 분류요소 중 RQD는 암질지수값을 적용하였고, 그 외 RMR 분류요소들은 평점 을 적용하였다. 그리고 RMR 분류요소에서 불연속면의 상 태(Jc, R4) 요소 중 충전물 두께는 선진수평보링조사 결과 충전물이 없어 분석에서 제외하였다.

(11)

Fig. 11. RQD vs total injection volume

Fig. 12. Spacing of discontinuities (R3) vs total injection volume

Fig. 13. Condition of discontinuities (R4) vs total injection volume

Fig. 14. Groundwater (R5) vs total injection volume

Fig. 15. RMR vs total injection volume

Fig. 16. Discontinuity length (Parameter of R4) vs total injection volume

Fig. 17. Separation (Parameter of R4) vs total injection volume

Fig. 18. Roughness (Parameter of R4) vs total injection volume

RQD와 막장별 총주입량의 상관성은 크지 않은 것으로

판단되나, 암질지수가 클수록 다소 감소하는 경향을 보이 며, 막장면 No. TF-8은 RQD가 크고 암반상태가 양호하나 차수주입패턴 TYPE B에서 가장 많이 주입되었는데 이는

터널 주변에 발달한 지질이상대로 주입재가 주입된 것으로 판단된다.

불연속면 간격(R3)과 막장별 총주입량의 상관성은 불연

(12)

Fig. 19. Weathering (Parameter of R4) vs total injection volume Fig. 20. RQD vs injection volume

Fig. 21. Spacing of discontinuities (R3) vs injection volume

Fig. 22. Condition of discontinuities (R4) vs injection volume

Fig. 23. Groundwater (R5) vs injection volume

속면의 간격은 좁으나 암질상태가 비교적 양호한 TF-9를

제외할 때 불연속면 간격의 평점이 높을수록 즉, 불연속면 의 간격이 클수록 총주입량이 감소하는 것으로 나타났다.

지하수 상태(R5)와 막장별 총주입량의 상관성은 지질이 상대의 막장면 No. TF-3, TF-9에서 다소 변화폭은 있으나, 대체로 지하수 상태 평점이 클수록 즉, 막장면이 건조할수 록 총주입량이 감소하는 것으로 나타났다.

RMR 및 불연속면 상태(R4), R4요소의 불연속면 연장 길 이, R4요소의 분리폭, R4요소의 거칠기, R4요소의 풍화도는 막장별 총주입량에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

차수주입패턴 TYPE C를 적용한 막장면 No. TF-1, TF-2, TF-3, TF-11에서는 막장별 총주입량이 일정한 범위에서 주입되며, 최대주입량과 최소주입량의 차가 약 3.4m³로 변 화폭이 크지 않으며, 평균 약 21.3m³가 주입되었다. 차수주 입패턴 TYPE B를 적용한 막장면 No. TF-5, TF-6, TF-8, TF-9, TF-10에서는 최대주입량과 최소주입량의 차가 약 6.6m³ 로 막장별 총주입량의 변화가 크며, 평균 약 8.7m³가 주입 되었다. 분석결과 차수주입패턴 TYPE B와 TYPE C를 적 용한 막장면에서 분석된 주입재 주입량 차이는 RMR 분류 요소 중 불연속면 간격(R3) 및 지하수 상태(R5)와 상관관계 가 있는 것으로 나타났고, 이는 지하수 유입량이 결정되는 주요 요소이며 주변암반의 지질이상대 즉 단층대와 파쇄대 의 영향에 따른 것으로 판단된다.

Fig. 20에서부터 Fig. 28까지는 RMR 분류 요소들과 주입 홀 315공의 각 주입홀 단위주입량과의 관계를 나타내었다.

단위주입량은 주입홀당 총주입량을 주입홀당 천공길이로 나 누어 단위 미터당 주입량으로 나타내었다. Fig. 20에서 RMR 분류요소 중 RQD는 암질지수값을 적용하였고, 그 외 RMR 분류요소들은 평점을 적용하였다.

RQD와 단위주입량의 상관성은 지질이상대로 주입된 막 장면 No. TF-1, TF-5, TF-8을 제외한 RQD 50∼63% 구간 의 막장면에서는 RQD 값이 클수록 주입홀 단위주입량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 RQD가 증가할수록 단위

주입량이 감소한다는 Yea(2009)의 논문과 일치하며, 절리 사이에 점토 등의 충전물이 협재되어 RQD 값이 클수록 주 입량이 증가한다는 You et al.(2012)의 논문과는 상반되는

(13)

Fig. 24. RMR vs injection volume

Fig. 25. Discontinuity length (Parameter of R4) vs injection volume

Fig. 26. Separation (Parameter of R4) vs injection volume

Fig. 27. Roughness (Parameter of R4) vs injection volume

Fig. 28. Weathering (Parameter of R4) vs injection volume

Fig. 29. cement injection volume vs total number of grouting

데, 그 원인은 본 연구 대상 구간의 편마암에서는 충전물이

없기 때문인 것으로 판단된다.

불연속면 간격(R3)과 단위주입량의 상관성은 지질이상

대로 주입된 막장면 No. TF-1, TF-9를 제외할 때 막장면의 불연속면의 간격이 클수록 즉, 평점이 높을수록 주입홀 단 위주입량이 감소하는 것으로 나타났다.

주입홀 단위주입량과 RMR 분류 요소들의 관계는 일부 막 장에서 다소 변화폭은 있으나, RQD와 불연속면 간격(R3), 불연속면 상태(R4), 지하수(R5), RMR, R4요소의 불연속면 연장 길이, R4요소의 분리폭, R4요소의 거칠기에서 평점이 높을수록 주입재 주입량이 감소하는 것으로 나타났다.

불연속면의 상태(Jc, R4)의 풍화도는 주입홀당 단위주입 량과의 상관성이 없으며, 주입홀 단위주입량에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.

차수 주입 TYPE B를 적용한 막장면 No. TF-5, TF-6, TF-8, TF-9, TF-10에서는 최대주입량과 최소주입량의 차가 약 74.3 ℓ/m으로 TYPE C에 비해 작으며, 평균 약 18.0ℓ/m가 주입되 었으며, 차수주입 TYPE C를 적용한 막장면 No. TF-1, TF-2, TF-3, TF-11에서는 주입홀 단위주입량 중 최대주입량과 최 소주입량의 차가 약 117.7ℓ/m으로 대체로 크며, 평균 약 21.3 ℓ/m가 주입되었다.

Fig. 29는 9개의 막장면에서 차수 주입을 실시한 315공 에 대한 각 주입홀의 단위 시멘트 주입량 범위와 주입홀수 의 관계를 나타낸 그래프로써, 단위 시멘트 주입량은 주입 홀당 시멘트 총주입량을 주입홀 당 천공길이로 나누어 단위 미터당 시멘트 주입량으로 나타내었다. 분석결과 단위 시멘

(14)

Fig. 30. Probe hole inflow vs RQD relationship diagram

Fig. 31. Inspection hole inflow vs RQD relationship diagram

Fig. 32. Probe hole Lugeon value vs RQD relationship diagram

Fig. 33. Average cement injection volume vs average Lugeon value relationship diagram

트 주입량은 315공 중 243공이 5∼20kg/m에 집중되며, 주 입량이 커질수록 hole의 수가 감소하는 것을 볼 수 있다. 또 한 20∼30kg/m가 주입된 공수는 33공이고, 40∼80kg/m가 주입된 공수는 20공, 90kg/m 이상이 주입된 공수는 4공으 로 최대 126.8kg/m 주입되었는데 이는 암반상태가 불량하 거나 불연속면을 따라 일부 개량범위를 벗어나서 주입이 된 것으로 판단된다.

5.3 주입 전･후의 유입량 분석

암반 차수 주입을 실시한 9개소 막장면에 대한 주입 전･

후의 감지공과 검사공의 유입량 및 RQD를 비교하여 Fig.

30과 Fig. 31에 나타내었다.

주입패턴 TYPE-B에서 주입 전 감지공에서 측정한 유입 량은 1개공 유입량이 4.2∼19.0ℓ/min이며, 3개공 유입량이 7.6∼27.0ℓ/min이었으며, 투수계수는 7.89×10^-7∼8.43×10^-7m/s 이었다. 주입패턴 TYPE-C에서 주입 전 감지공에서 측정한 유입량은 1개공 유입량이 30.0∼170.0ℓ/min이며, 3개공 유 입량이 34.3∼176.1ℓ/min이었으며, 투수계수는 1.89×10^-6∼ 1.93×10^-6m/s이었다. 따라서 감지공 1개공에서 4ℓ/min 이상 이거나 3개공의 합계가 8ℓ/min 이상 지하수가 유입될 때 차 수 주입을 실시하는 감지공 유입량 기준에 따라 차수 주입 을 시행하였으며, 시행결과 검사공에서 1개공 유입량이 0.8

∼2.8ℓ/min, 3개공 유입량이 0.8∼5.8ℓ/min으로 측정되어 지

하수 허용 유입량인 0.5m³/min/km를 만족함을 확인할 수 있었다.

5.4 루전값과 시멘트 주입량 관계

주입 시 시멘트 주입량은 루전값과도 밀접한 관계가 있 으므로 암반의 수리학적 특성이 반영된 수압시험 결과의 루 전값과 주입재 주입량과의 상관성을 분석하였으며, 물과 주 입재의 특성과 간극의 크기에 따른 주입재의 침투능력, 수 압시험기 적용압력 등에 따른 루전값에 따라 주입재 주입량 은 영향을 받는다.

Fig. 32는 감지공 루전값과 막장별 평균 RQD의 관계를 분석한 내용으로 RQD 50% 내･외에서 루전값이 5∼12(Lu) 를 나타나며 데이터의 분산이 크며 정량적인 상관성은 크지 않으나, RQD 값이 클수록 루전값이 감소하는 경향을 확인 할 수 있었다.

Fig. 33은 단위 m당 평균 시멘트 주입량과 평균 루전값 관계도를 나타내었으며, 그림에서 볼 수 있듯이 주입패턴 TYPE B를 적용한 막장면 No. TF-8, TF-10을 제외하면 루 전값이 클수록 단위 m당 평균 시멘트 주입량이 많음을 확 인할 수 있었다. 루전값이 5(Lu)에서는 단위 m당 평균 시멘 트 주입량이 변화폭이 크게 나타나며, 루전값이 12(Lu)에서 는 단위 m당 평균 시멘트 주입량이 일정량이 주입됨을 알 수

(15)

있었다. Yang(2004)은 대만 Li Yu Tan 댐의 주입 결과를 분석하여 단위 m당 평균 시멘트 주입량과 평균 루전값의 관 계로 Vcav=8.06Luav+36.3을 제시하였고, Hong et al.(2002) 은 국내 퇴적암 댐 기초 주입 분석을 통해 루전값과 시멘트 단위 주입량의 관계로 루전값=0.22×시멘트 단위 주입량 즉, 시멘트 단위 주입량(kg/m)=4.55×루전값을 제안하였다.

6. 결 론

본 연구는 선캄브리아기 편마암층이 분포하는 굴착식 (NATM) 해저터널에서의 차수 주입에 대한 효과를 분석하 여 기술자가 현장에서 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 공학적 기초정보의 취득이 용이하며, 항목평가가 비교적 쉽 고, 터널의 진행방향과 절리방향성을 고려할 수 있는 RMR 분류 요소들과 주입재 주입량과의 상관관계를 분석하였고, 주 입 전･후의 차수효과에 의한 유입량 분석, 루전값과 RQD, 루전값과 시멘트 주입량을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻 었다.

(1) 막장별 총주입량과 RMR 분류 요소들과의 상관성은 일 부 막장에서 다소 변화폭은 있으나, 불연속면의 간격 (R3, Js)과 지하수 상태(R5)에 따라 평점이 높을수록 감 소하는 것으로 나타났으며, 그 외 RMR 분류 요소들에 서는 주목되는 상관성이 나타나지 않았다. 막장별 총주 입량은 RMR 분류 요소들보다는 지질이상대 및 감지공 유입량과의 상관성이 큰 것으로 나타났다.

(2) 주입홀 단위주입량과 RMR 분류 요소들의 관계는 일부 막장에서 다소 변화폭은 있으나, RQD, 불연속면 간격 (R3), 불연속면 상태(R4), 지하수 상태(R5), RMR, R4요 소의 불연속면 연장 길이, R4요소의 분리폭, R4요소의 거칠기에서 평점이 높을수록 주입재 주입량이 감소하 는 것으로 나타났으며, 불연속면의 상태(Jc, R4)의 풍화 도는 주입홀 단위주입량과 상관성이 없는 것으로 나타 났다. 주입홀 315공에 대한 단위 시멘트 주입량 범위와 주입홀수의 관계에서 5.0∼30.0kg/m 범위의 주입홀수는 88%였으며, 5.0∼20.0kg/m 범위의 주입홀수는 77%가 주 입되는 것으로 나타났다.

(3) 본 해저터널에서 유지관리를 위한 허용 지하수 유입량은 감지공 및 검사공 유입량 측정 시 1개공 유입량이 4ℓ/min 이하이고, 3개공의 합계가 8ℓ/min 이하일 때 목표 지하 수 유입량 0.5m³/min/km 이하이며, 주입 전 감지공에 측 정한 유입량은 1개공 유입량이 4.2∼170.0ℓ/min, 3개공 유입량이 7.6∼176.1ℓ/min이었으나, 주입 후 검사공에서

1개공 유입량이 0.8∼2.8ℓ/min, 3개공 유입량이 0.8∼

5.8ℓ/min 측정되어 지하수 허용 유입량인 0.5m³/min/km 를 만족함을 확인할 수 있었다.

(4) RQD와 루전값은 RQD 50% 내･외에서 루전값이 5∼

12(Lu) 값을 나타나며, 변화 폭이 커서 상관관계는 없으 나, RQD 값이 클수록 루전값이 감소하는 경향을 확인 할 수 있었다.

References

1. Barton, N. R. and Lunde, J. (1974), Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support, Rock Mech, Vol. 6, pp. 183~236.

2. Bieniawski, Z. T. (1989), Engineering rock mass classification a wiley-interscience publication, John Wiley & Sons, Inc., New York, p. 251.

3. Do, J. N., Park, J. H., Choi, D. C. and Chun, B. S. (2012), A study on the field application of automatic grouting system, Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 13, No. 1, pp. 63~74 (in Korean).

4. Goodman (1965), Groundwater inflow during tunnel driving, Engineering Geology, pp. 39~56.

5. Hong, W. P., Yun, J. M., Yeo, G. G. and Lee, H. (2002), The cut-off effect by rock grouting in the area of dam-foundation, The 2002 Annual Conference of Korean Society of Civil Engineers, Korean Society of Civil Engineers, pp. 2110~2113 (in Korean).

6. Karol, R. H. (1961), Symposium on grouting, Grouting in flowing water and stratified deposits, Journal of soil mechanics and foundation engineering, ASCE, Vol. 87, pp. 125~145.

7. Kong, J. Y., Kim, C. K., Park, J. H. and Chun, B. S. (2010), Grouting effects of microfine cement in the rock-based sites, Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 11, No. 12, pp. 37~45 (in Korean).

8. Lee, J. G. (2014), A study on the modification of GIN grouting method of subsea tunnel, masrer’s thesis, Hanyang University, pp. 1~139 (in Korean).

9. Seo, Y. H., Nam, H. Y., Ju, K. S., Jang, S. B., Hur, D. H.

and Lee, S. C. (2010), An introduction of the design for the first subsea road tunnel (Boryeong tunnel) in Korea, The News Letter of Korean Tunnelling Association, Vol. 12, No. 3, pp.

30~38 (in Korean).

10. Yang, C. P. (2004), Estimating cement take and grout efficiency on foundation improvement for Li-Yu-Tan dam, Engineering Geology, Vol. 75, Amsterdam, pp. 1~14.

11. Yea, G. G. (2009), The impermeable effect for bedrock constructed by grouting, Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol. 10, No. 2, pp. 51~59 (in Korean).