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록볼트의 작용 효과
지반조건에 따른 록볼트의 적용 개념
적용 지반에 따라 봉합 효과, 내압 및 아치 형성 효과, 전단 저항 효과로 나누어진다.
경암, 연암 구간
경암, 연암구간은 봉합 효과를 주 기능으로 하여 암괴를 봉합하여 붕락을 방지하고 아치부에만 주로 배치한다. 발파 등에 의해 이완된 암괴를 이완되지 않은 원지반에 고정하여 낙하를 방지하는 것으로 가장 단순한 효과가 있다. 균열이나 절리가 발달된 지반에 있어서 숏크리트와 병용하면 비교적 작은 균열에도 뛰어난 효과가 있다.
연암, 풍화암 구간
연암, 풍화암 구간은 내압 및 아치 형성 효과를 주 기능으로 하여 시스템 록볼트 배치로 내압 및 보형 성 효과를 기대하고, 터널 아치부 및 측벽에 배치하며, 팽창성 지반에서는 인버트부에도 배치한다. 시스템 록볼트에 의한 내압 효과로 일체화되어 내하 능력이 높아진 굴착면 주변의 지반은 내공 측으로 일정하게 변형하는 것에 의해 내하력이 큰 그랜드 아치를 형성한다.
토사 구간
토사 구간은 전단 저항 효과를 주 기능으로 하여 전단 파괴가 측벽부에서 부터 발생하므로 초기에 이를 방지하는 개념으로 천단부를 제외한 아치 및 측벽부에 배치한다. 전단파괴가 측벽부에서부터 발생하므로 초기에 이를 방지하는 개념이다. 천단부를 제외한 아치 및 측벽부에 배치한다.
지반조건별 록볼트의 작용 효과
양호암반에서는 록볼트는 지보 기능을 발휘하며, 암반이 불량해 질수록 록볼트 지보 기능은 감소한다. 그러나 토사지반에서는 록볼트에 의한 지반보강 기능이 더욱 중대 해지며, 1등급 암반의 경우 쐐기 형태의 블록이 있는 경우 록볼트의 보강 기능을 통해 터널의 안정성 확보할 수 있다. 터널 굴착으로 응력 재분배가 발생되는 응력이 암반 강도 초과하여 소성 화가 된다. 이때에 록볼트는 숏크리트와의 일체와 거동을 통한 삼축 응력 상태로 증가하고, 소성 영역의 내하력 저하 방지로 지반을 안정시킨다. 절리 발달 암반에서는 암괴의 붕락을 억제하기 위한 봉합과 보형 성 및 지반보강 효과가 있다. 연암 이하 지반에서는 지반변형을 억제하고 소성 영역의 확대 및 억제를 위한 록볼트의 아치 형성, 내압, 지반보강 효과를 기대할 수 있다.
록볼트의 종류
강봉형 록볼트는 통상 록볼트의 직경보다 큰 비트를 사용하여 천공한다. 천공홀에 레진 또는 시멘트 모르타르를 주입하여 시공한다. 강 봉형 록볼트를 삽입하고 두부 정착을 통해 시공한다. 보통 암, 연암, 경암 등 공벽의 자립이 가능한 지반에 적용할 수 있다.
중공 나선형 록볼트는 로드 겸용 중공형 볼트의 선단에 비트를 조립하여 소정 위치까지 천공한다. 록볼트의 중공에 시멘트 모르타르를 주입하여 두부 정착을 통해 시공한다. 공벽이 붕괴되어 로드 회수와 록볼트의 삽입이 불가능한 풍화암 이하의 암반과 토사 지반에 적용할 수 있다.
팽창성 강관 록볼트는 두께 2mm의 특수강을 직경 27mm의 오메가 형태로 변형시켜 32~38mm 의 천공경에 삽입 후 수압으로 확장시켜 시공한다. 지반이 연약한 경우에는 확장된 공만큼 지반 변형으로 록볼트와 지반 사이의 마찰 증가 효과가 미미하므로 연약한 지반을 제외한 지반에 적용하는 것이 좋다.
케이블 볼트는 천공홀에 강연선을 삽입하여 보강하는 방법이다. 그라우팅은 천공홀의 방향이나 케이블 볼트의 종류, 주입재의 유동특성, 주입장비의 적용성 등을 고려하여 선택하여야 한다. 4~40m까지 시공이 가능하고 30 ton 이상의 항복강도 확보가 가능하다. 절리가 많은 연암이나 균열이 심한 암반 및 토사구간에서는 보강 효과가 작으며, 양호한 암반 조건에서 보강 효과가 좋다. 스판이 큰 지하공동에서는 암괴의 낙반 방지에 효과적이다.
