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• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 기계굴착은 브레이커, 굴착기 및 TBM 등의 굴착기계를 사용한 굴착으로, 본 Technical Report에서는 Open TBM을 중심으로 살펴보고자 한다. Open TBM을 이용한 터널 굴착은 터널 주위 암반이 거의 교란되지 않고 원상태의 암반특성을 유지할 수 있다(그림 2).
• 따라서 본 Technical Report에서는 Open TBM과 NATM의 거동특성과 지보설계방법을 살펴보고 국내‧ 외 Open TBM의 지보패턴 사례를 정리함으로써, 국내 터널기술자가 Open TBM의 지보설계를 합리적으로 수행할 수 있도록 제시하고자 한다.

가설 설정

• ∙ 지반은 등방상태이며 균질하고, 파괴는 주절리에 의해 지배되지 않는다.
• ∙ 지보 반응은 완전 탄소성 거동을 하며 균등한 지보압을 갖는다.
• ∙ 지중응력영역은 등방응력상태이다.

제안 방법

• 터널기술이 발달된 선진국에서는 자국의 지반조건, TBM 굴진기술 수준 및 제반시공여건을 반영한 TBM용 지보시스템을 개발하여 TBM 현장에 적용하고 있다. 이 시스템은 경험적 설계법에서 사용하는 평가점수를 상향조정하여 지보량을 경감시켰다.

성능/효과

• 둘째, TBM의 용도는 교통터널(일반터널, 장대터널, 도심지터널, 산악터널), 수로터널(도수/하수 터널), 파이롯트 선진갱 터널로 나눌 수 있다. 교통터널과 수로터널 등의 지보재는 장기적인 지보기능이 요구되고, 대단면 터널용인 파이롯트 선진갱 등은 단기적인 지보기능이 요구된다.
• 셋째, TBM의 지보재 특징은 발파굴착과 달리 TBM의 굴진속도가 빠르기 때문에, 지보재의 시공시간을 최대한 단축해야한다는 것이다. 즉 TBM 굴착의 목표는 빠른 굴진율을 확보하는 것이므로, 이에 적합한 지보재를 계획하여야 한다.
• 첫째, Open TBM의 굴착특성은 그 직경에 따라 지보재 설치시기에 확연한 차이가 있다는 것이다. 대구경 TBM은 커터헤드 바로 후방에 받침대를 설치할 공간이 있어, 이곳에서 숏크리트, 록볼트, 강지보재 등 주지보재를 설치할 수 있다.

후속연구

• 시공중 역해석은 시행오차방법, 직접법, 역산법 등의 역해석 방법보다는 입력치를 재평가하는데 중점을 두어야 한다. 재평가된 지반특성치는 향후 시공될 구간에 대한 터널거동을 사전에 파악하는데 활용될 수 있다.
• 셋째, TBM의 지보재 특징은 발파굴착과 달리 TBM의 굴진속도가 빠르기 때문에, 지보재의 시공시간을 최대한 단축해야한다는 것이다. 즉 TBM 굴착의 목표는 빠른 굴진율을 확보하는 것이므로, 이에 적합한 지보재를 계획하여야 한다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
지보설계	지보설계의 한계는 무엇인가?	터널의 지보설계는 안전하고 경제적인 터널 건설을 위해 반드시 필요한 기술분야이다. 하지만 지보설계는 일반구조물 설계와는 달리 다양한 터널굴착방법과 불확실한 지반조건 등으로 인하여 명확한 설계법을 제시하기 어려운 실정이다. 터널 기술자는 반세기 전부터 최적 지보설계에 대한 많은 연구를 수행하여 왔다.
경험적 설계법	경험적 설계법은 무엇인가?	경험적 설계법은 발파하중에 의해 터널주변지반을 크게 교란시키는 NATM에 적합하도록 개발된 지보설계방법이다. TBM은 전단면 터널굴착기계로 터널을 시공하므로, NATM에 비해 터널주변지반의 교란이 현저히 줄어든다.
Open TBM과 NATM	Open TBM과 NATM의 차이는 무엇인가?	경험적 설계법은 발파하중에 의해 터널주변지반을 크게 교란시키는 NATM에 적합하도록 개발된 지보설계방법이다. TBM은 전단면 터널굴착기계로 터널을 시공하므로, NATM에 비해 터널주변지반의 교란이 현저히 줄어든다. 따라서 Open TBM은 NATM보다 상당히 경감된 지보량으로도 터널의 안정성을 확보할 수 있다. 하지만 국내의 Open TBM의 지보설계는 설계 방법이 정립되어 있지 않아 NATM의 지보설계법을 준용하는 경우가 많다.

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