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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 평가 목적을 새로운 영역으로 확대하여 터널굴착에 따른 암반의 손상영역을 평가하고자 하였다. 그림 5와 같은 암반에서의 양질의 신호는 터널 암반현장의 크로스홀 시험에 암반의 손상영역 평가를 목적으로 본 시험장비를 적용하는 것이 가능함을 보여주었다.
- 본 논문에서는 전기-기계식 발진자를 이용하여 터널 주변 손상영역의 평가를 위한 목적으로 시험터널 내에서 크로스홀 시험이 수행되었다. 확인된 주요 결론은 다음과 같다.
- 본 시험장비를 사용한 이전 연구 (Park 등, 2008)에서는 암반을 포함한 자연지반의 탄성파 속도 주상도와 층상 구조를 성공적으로 평가하였다. 본 연구에서는 기존의 평가 목적을 새로운 영역으로 확대하여 터널굴착에 따른 암반의 손상영역을 평가하고자 하였다. 그림 5와 같은 암반에서의 양질의 신호는 터널 암반현장의 크로스홀 시험에 암반의 손상영역 평가를 목적으로 본 시험장비를 적용하는 것이 가능함을 보여주었다.
- 본 연구에서는 타격에 의하여 생성되는 탄성파를 이용하여 터널 주변 암반의 손상을 평가하고자 한다. 앞서 언급한 바와 같이 초음파의 경우 파의 짧은 전파거 리로 인해 공 간의 간격 이 좁아져 잦은 검측이 요구된다.
- 쉽게 타격 방향을 반전할 수 있는 기계식 발진원으로 쐐기형 발진자(Mok, 1987), 전자석을 이용한 Dizzy 발진자(Fuhriman, 1993), 압전소자를 이용한 발진자인 BeBop(Roblee, 1990) 과 GeoPing(목영진 등, 1998) 등을 예로 들 수 있고, 최근 Park 등(2008)은 그림 2와 같이 서보모터로 충격 공이를 작동시켜 응력파를 발생시키는 전기-기계식 발진자 (Electro-Mechanical Source)를 개발하여 토사 및 암반에서 성공적으로 적용한 사례가 있다. 본 연구의 크로스 홀 현장시험에서는 Park 등(2008)이 개발한 전기-기계식 발진자를 사용하였으며, 기존의 지반조사 목적이 아닌 터널 주변 암반의 손상영역을 평가하기에 적합한지 그 적용성을 확인하고자 하였다. 공학적 측면에서 매질 내에 존재할 수 있는 공극수의 영향 때문에 P 파 보다는 S 파 속도 검측을 더욱 많이 사용하지만, 본 연구에서는 대상 매질이 물의 P 파 속도보다는 일반적으로 훨씬 빠른 암반이므로 계측이 상대적으로 수월한 P 파를 사용하였다.
- 이상의 실험결과는 전기-기계식 발진자를 이용하여 터널 주변의 암반손상에 대한 평가가 가능함을 나타내고 있는데 이 결과를 바탕으로 향후에는 터널의 지보재로 사용되는 록볼트용 공(대략 45mm 직 경)을 이용하여 크로스 홀 시험을 수행하고, 계측된 P 파 속도를 인자로 암반의 손상영역대를 파악하고자 한다. 따라서 시험 터널에서 사용한 75mm 검측공 용 전기-기계식 발진자를 향후 록볼트용 공에 사용가능하도록 소형화하여 손상영역 대 탐사용 계측장비를 개발할 계획이다.
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