[토질 및 기초 기술사] 138회 1교시 기출문제 1번

 

1. 암반지반의 강도정수 평가 시 절리에 대한 고려 요소

 

Ⅰ. 개요

- 암반지반의 강도는 무결암 자체의 강도보다 그 내부에 발달한 불연속면(절리)의 특성에 의해 지배되어 강도정수(c, Φ) 산정 시 절리의 기하학적 형상, 거칠기, 충전물 등을 복합적으로 고려한 규모 효과 검토가 필수적이다.

Ⅱ. 절리의 주요 고려 요소 (강도 결정 인자)

1) 방향성: 절리군의 경사 및 경사방향이 응력 방향과 일치할 때 파괴 위험 최대

2) 거칠기: 절리 거칠기 계수(JRC)가 높을수록 맞물림 효과에 의해 전단강도 증가

3) 벽면 강도: 절리 벽면의 압축강도(JCS)는 전단 시 돌기의 파쇄 여부를 결정

4) 간격 및 연속성: 절리가 조밀하고 연속적일수록 암반 전체의 강도는 급격히 저하

5) 충전물: 절리 사이의 점토 등 충전물은 마찰력을 감소시키고 수용성일 경우 수축/팽창 유발

Ⅲ. 절리를 고려한 강도정수 산정 이론

1) Barton-Bandis 식: 절리의 전단강도를 산정하는 대표적 경험식

2) Hoek-Brown 기준: 절리 상태를 지수화한 GSI(지질강도지수)를 적용하여 암반 전체의 강도 정수 산정

Ⅳ. 설계 및 시공 시 기술적 대책

1) 조사 단계: 시추 코어(RQD) 및 막장 관찰을 통한 절리 분포 현황 파악 및 평사투영법 분석

2) 설계 단계: 절리 방향을 고려하여 터널 선형을 조정하거나 사면 보강 방향 결정

3) 시공 단계: 발파 시 절리를 따라 발생하는 여굴 관리 및 절리 내 지하수 유입에 따른 수압 변화 모니터링

Ⅴ. 기술자적 제언

- 암반 강도정수 평가 시 현장 실무에서는 시료 채취의 한계로 무결암 강도를 과대 신뢰하는 경향이 있다. 기술사는 반드시 절리 거칠기(JRC)와 GSI를 활용하여 암반 강도를 보정해야 하며, 특히 절리 내 지하수압은 유효응력을 감소시켜 전단 파괴를 유발하는 가장 큰 변수이므로 철저한 배수 계획을 수립해야 한다.