[토질 및 기초 기술사] 138회 1교시 기출문제 10번

10. 터널 발파 시 자유면 확보방법

Ⅰ. 개요

- 자유면은 발파 시 폭압에 의해 암석이 비산하거나 팽창할 수 있는 구속되지 않은 면이고 터널은 막장이 1자유면 상태이므로, 효율적인 발파를 위해 막장 중심부에 인위적인 공간을 만드는 심빼기(Cut) 공정을 통해 추가 자유면을 확보해야 한다.

Ⅱ. 자유면 확보의 원리 및 효과

1) 메커니즘: 심빼기용 무장약공이나 경사공을 먼저 폭파시켜 공간을 형성하고, 주변 암반이 이 공간으로 밀려 나오게 유도

2) 효과: 파쇄도 향상: 폭발 가스의 압력이 암반 파쇄에 집중되어 천단부 및 여굴 제어 용이

• 진동 저감: 구속 압력이 해소되어 지반 진동 및 소음 감소
• 굴진 효율: 1회 발파당 굴진장 극대화

Ⅲ. 심빼기 방식에 의한 자유면 확보방법

1) 경사공 심빼기

• V-Cut, Pyramid Cut: 구멍을 경사지게 천공하여 쐐기 모양으로 암석을 뽑아냄
• 특징: 자유면 확보 효과가 크나, 천공 숙련도가 필요하고 좁은 터널에서는 간섭 발생

2) 평행공 심빼기

• Burn Cut, Coromant Cut: 무장약공(대구경) 주위에 평행하게 장약공을 배치
• 특징: 좁은 단면에서 유리하며 천공이 용이하나, 정밀한 간격 유지가 필수적임

Ⅳ. 최신 기술을 활용한 자유면 극대화 방안

1) 대구경 무장약공 활용: ￠102mm 이상의 대구경 공을 천공하여 초기 공간 용적을 확대

2) 전자뇌관 적용: 수 밀리초(ms) 단위의 정밀 지연 분산 발파로 순차적인 자유면 형성을 유도

3) Line Drilling: 굴착 예정선을 따라 무장약공을 조밀하게 배치하여 파쇄면을 미리 유도

Ⅴ. 기술자적 제언

- 자유면 확보는 단순히 구멍을 뚫는 것이 아니라 암반의 절리 방향과 연계되어야 한다. 기술사는 현장 막장 관찰을 통해 절리면을 제2의 자유면으로 활용할 수 있도록 천공 패턴을 수정해야 하며, 특히 도심지 근접 시공 시에는 심빼기 구간의 장약량 조절을 통해 초기 진동 충격이 인접 구조물에 미치는 영향을 최소화해야 한다.