터널 막장관찰...Face Mapping, 암반분류...지질

1. 토목에서의 일반적 암반 분류

국내의 암반 분류기준 검토

구   분	분류목적	분류요소	검토 사항	비 고
토    목 표준품셈	토    공	∙탄성파속도(자연, 암석) ∙암편 내압강도 ∙암종	∙암편의 일축압축강도 기준이 너무높음 ∙연암 이하의 일축압축강도는 가공의 수치임	국토해양부
용역협회 기    준	시추암석 분    류	∙탄성파 속도 ∙일축 압축 강도 ∙시추 코아 상태	∙탄성파속도 및 일축압축강도 외에는 주관적 견해가 지배적임.	한    국 기술용역협회
한    국 도로공사	터    널	∙TCR, RQD ∙탄성파 속도 ∙일축 압축 강도	∙각 암질에 대응하는 터널 표준단면 제시	한국도로공사
서 울 시 표준지반 분    류	토목공사	∙SPT, TCR, RQD ∙일축 압축 강도 ∙절리 간격	∙매우 보수적인 분류기준	서울특별시
서    울 지 하 철	터    널	∙SPT, TCR, RQD ∙일축 압축 강도 ∙절리 간격 ∙RMR 연계	∙서울시 표준지반분류를 근간으로 한 것으로 RMR과  연계시 등급간격이 일정치 않음	서울지하철9호선 설계기준(안) (1997)
고속철도	터    널	∙일축 압축 강도 ∙탄성파 속도 ∙변형계수 ∙지반 강도비 ∙TCR, RQD ∙현장 육안관찰	∙RQD 및 일축압축강도 등 개별요소에 의해 지반등급 결정  가능성을 제공	고속철도 시방서 지반분류 (안)

 

1.1 국토해양부 표준품셈의 암반분류

구  분	기재사항	비    고
풍화암	∙TCR : < 20%, RQD : 0% ∙Js : < 5cm ∙일축압축강도(건조상태) :   300～700 kgf/cm2	∙암이 내부까지 풍화가 진전되어 있고 암의 구조 및 조직이 남아 있음(완전풍화～심한풍화) ∙약한 해머 타격에 부서지고 일부 손으로 부서짐
연  암	∙TCR : 20～40%, RQD : < 25% ∙Js : 6～20cm ∙일축압축강도(건조상태) :   700～1,000 kgf/cm2	∙암의 내부를 제외하고 균열을 따라 다소 풍화가 진척되어 있으며, 장석 및 유색광물이 변색됨 (심한풍화～보통풍화) ∙해머로 1～2회 치면 둔탁음을 내고 부서지거나 갈라짐
보통암	∙TCR : 40～70%, RQD : 25～50% ∙Js : 15～30cm ∙일축압축강도(건조상태) :   1,000～1,300 kgf/cm2	∙절리면을 따라 다소 풍화진행, 석영을 제외한 정석 및 유색광물 일부 변색됨(보통풍화～약간풍화) ∙해머 타격시 탁음을 내고 2～3회에서 갈라지며 갈라진 면이 날카로움
경  암	∙TCR : > 70%, RQD : > 50% ∙Js : 20～50cm ∙일축압축강도(건조상태) :   1,300～1,600 kgf/cm2	∙대체로 신선하며 절리면을 따라 약간풍화, 암내부는  신선함(약간풍화～신선) ∙해머 타격시 금속음을 내고 잘 부서지지 않으며 튀는 경향을 보임

 

1.2 한국도로공사 분류기준

표준 단면	암질	특  징	RMR	Q값	RQD (%)	탄성파 속도 (km/sec)	일축 압축강도 (kgf/cm²)	코아 채취율 (%)
Ⅰ	경암	안정성이 있고 풍화, 변질 및 물리적, 화학적 영향을 거의 받지 않은 신선한 대괴상의 암질	80～100	40 이상	70% 이상	4.5 이상	1,000 이상	90 이상
Ⅱ	보통암	균열 및 편리가 다소 발달되어 있으며 일반적으로 절리가 존재하는 층상의 암질	70～80	10～40	40～70%	4.0～4.5	800～1,000	70～90
Ⅲ	연암	층리, 절리 및 편리 등이 매우 발달된 상태이며 파쇄대가 존재하는 소괴상의 암질	50～70	4～10	20～40%	3.5～4.0	600～800	40～70
Ⅳ	풍화암	물리적, 화학적 영향으로 파쇄대가 매우 발달되고 절리가 불규칙적으로 발달된 파쇄상의 풍화된 암질	25～50	1～4	20～40%	3.5 이하	250～600	40 이하
Ⅴ	풍화암 (토)	풍화작용이 심하고 일부가 토괴화된 상태이며 매우 쉽게 부서지고 쉽게 뜯어낼 수 있는 암질	25 이하	1 이하	20% 이하 N>100:IV N<100:V	3.0 이하	250 이하	-

 

1.3 암반분류표 (RMR SYSTEM)

표준단면 (Type)	암 질	특 징 (함마 타격 시)	RQD(%)	점하중 강도 (㎏/㎠)	일축압축 강도 (㎏/㎠)	RMR평점
Ⅰ	극경암	함마타격시 튀어오르고 빗겨칠때 불꽃이 튀는정도	90~100	100이상	2500이상	100~81
Ⅱ	경암	강한 함마타격에 갈라지며 불연속면을 따라 갈라짐	75~90	40~100	1000~2500	80~61
Ⅲ	연암	함마타격에 용이하게 갈라지며 불연속면을 따라 비교적 소편으로 갈라짐	50~75	20~40	500~1000	60~41
Ⅳ	연암~풍화암	함마를치면 탁음을 내고 부서지며 균열이 되면서 갈라짐	25~50	10~20	250~500	40~21
Ⅴ	풍화암~풍화토	약한함마에 부서지고 일부 손으로도 부서짐(Pick로 긁힌다)	25미만	일축압축시험사용	50~250 10~50 10이하	20이하

 

2. 막장관찰 방법

2.1 막장관찰의 목적

2.2 막장관찰의 필요성

 

2.3 기본장비 및 측정 방법

슈미트해머

클리노메타

   지질햄머, 프로파일게이지,시료포대,줄자또는스타프

2.4 지질특성

2.4 지질특성

구 분	공학적 정의	공사에 미치는 영향	비 고
절리 Joint	￭ 정의 : 변형이 없는 불연속면 ￭ 원인 : 화성암의 냉각,  관입, 습곡,   침식으로 응력이완,탈수작용에   의한 응력증가 등 ￭ 연장성 : 수cm~수m ￭ 종류 : shear joint, tension joint             sheeting joint	￭ 낙반의 주요원인 ￭ 주향과 경사에 따라 낙반의 크기 좌우 ￭ 주향과 경사에 따라 여굴의 크기와  보수비용    과다여부 결정됨 ￭ 풍화는 절리면을 따라 시작됨.

구 분	공학적 정의	공사에 미치는 영향	비 고
단층 Faults	￭ 정의 : 변형이 발생한 불연속면 ￭ 연장성 : 수m~수천km ￭ 형상 : slicken side, fault gouge,         fault breccia, fault zone ￭ 종류 : 정단층, 역단층,             주향 이동단층	￭ 절리면에 비해 연장성이 큼, 불완전 요소로 작용 ￭ 터널굴착시 지하수유입로 형성가능 (투수층)   ⇒단층내 gouge유실되고 유로가  커지면서      터널붕괴발생 ￭ 단층면을 따라 단층활동면, 단층점토,    단층각력암, 단층대(파쇄대)등이 나타남. ￭ 지진 발생 많은곳에 분포됨.

구 분	공학적 정의	공사에 미치는 영향	비 고
습곡 Fold	￭ 지각의 변동으로 암반이 굴곡된 것 ￭ 종류 : 배사구조, 향사구조	￭ 습곡의 꼭지(crest)부근에 절리가  발달하고    풍화가 심함 ￭ 습곡지역 정면굴착시 crest에 터널이 일치    하면 지하수유입 발생가능성이 큼 ￭ 습곡지역 측면 굴착시 배사구조가    향사구조보다 지하수 유입에 대해 안전함

2.5 암반분류의 종류

분  류  방  법	제 안 자	국   명	응 용 분 야
Rock Load Classification (암반하중 분류)	Terzaghi (1946)	USA	강재아치 지보터널
Stand-Up Time (주동스팬과 자립시간에 의한 분류)	Läuffer (1958)	Austria	터  널
NATM	Pacher et al. (1964)	Austria	터  널
RQD (Rock Quality Designation)	Deere et al. (1967)	USA	Core logging, 터널
암석과 절리발달 빈도	Müller & Hofmann (1970)	-	-
RSR (Rock Struture Rating)	Wickham et al. (1972)	USA	터  널
RMR (Rock Mass Rating) (Geomechanics Classification)	Bieniawski (1989 수정)	S. Africa	수정(1979)-USA 터널,광산,비탈면,기초
Q-System	Barton et al. (1974)	Norway	터널, 공동
Strength - Size	Franklin (1975)	Canada	터  널
Basic Geotechnical Description	ISRM (1981)	International	일반공통
Unified Classification	Williamson (1984)	USA	일반공통

2.5.1 RMR분류법(Bieniawski, 1989)

2.6 RMR분류법(Bieniawski, 1989)

2.6.1 암석의 강도(Strength)

분    류	인지 방법	일축압축강도 (㎏/㎠)	점 하중강도 (㎏/㎠)	Rating
극히 약함 (Extremely Weak)	엄지손가락으로 누르면 약간  들어가는 흔적	2.5～10	범위 이하 일때는 일축 압축을 적용함	0
매우 약함 (Very Weak)	햄머로 치면 뭉개지는 흔적, 칼로 쉽게 긁힘.	10～50		1
약     함 (Weak)	햄머로 치면 약간 들어가는 흔적, 칼로 어렵게 긁힘	50～250		2
보통 약함 (Medium Strong)	칼로 긁을 수 없음.  햄머로 세게 1회 타격하면 깨어짐.	250～500	10～20	4
약간 강함 (Strong)	햄머로 수회 세게 타격하면 깨어짐.	500～1000	20～40	7
매우 강함 (Very Strong)	햄머로 수십회 타격하면 깨어짐.	1000～2500	40～100	12
극히 강함 (Extremely Strong)	햄머로 세게 타격하면 암석의 이가  빠지는 정도임.	＞2500	＞100	15

2.6.2 R.Q.D(Rock Quality Designation 코아암질지수)

* 체적절리계수(Volumetric Joint Coefficient )

*암질계수(R.Q.D)  점수 판정방법

2.6.3 절리 간격(Spacing)

2.6.4 불연속면의 상태

 

2.6.5 지하수의 상태

2.6.6 불연속면의 주향과 경사

2.7 주향과 경사 측정 방법

2.9 Q-SYSTEM분류법

3. NATM공사 현장관리 중점사항