타설(그라우팅) 후 12시간 이내 강도 확인 곤란 시 재하 지연, 표준 인발하중 약 10ton, 재하속도 1ton/분을 표준으로 함
시공관리
천공각도·깊이 설계값 준수, 정착재 밀실 충전(공극 방지), 볼트 돌출부위 3cm 이하, 양생기간 7일 이상 권장
배치설계
암반등급(RMR·Q-system)에 따라 길이·간격·본수 결정 — 이완대 두께 이상 정착장 확보가 원칙
4. 보강효과 분류 — 두문자 「봉·내·보·아」
봉합효과 · 내압효과 · 보형성효과 · 아치형성효과
5. 대책/유의
천공관리: 설계 각도·깊이·직경 준수, 천공 중 붕락·낙반 확인
정착재 충전: 그라우트 공극·누출 없이 전 구간 밀실 충전, 배합비 관리
인발시험: 시공 초기 및 주기적으로 인발시험 실시하여 정착 성능 확인
부식방지: 방청 캡·아연도금 볼트 사용, 지하수 유입 구간 별도 방식 처리
계측 연계: 내공변위·천단침하 계측과 병행하여 락볼트 축력 이상 여부 확인
암반등급 반영: 등급이 낮을수록(이완대 두꺼울수록) 길이·본수 증가, 숏크리트·강지보재와 병용
6. 암기 체크리스트
7. 관련 주제
NATM 터널숏크리트강지보재터널 계측관리암반분류(RMR·Q-system)
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상락볼트(Rock Bolt)의 정의와 보강효과. (10점)
1. 정의터널·사면 굴착으로 이완된 암반에 천공 후 볼트를 삽입·정착시켜 원지반과 일체화하는 지보재.2. 보강효과① 봉합효과(절리블록 봉합) ② 내압효과(구속압 부여) ③ 보형성효과(층상암 일체 보 거동) ④ 아치형성효과(압축 아치링 형성).
용어예상전면접착식과 선단정착식 락볼트를 비교하시오. (10점)
1. 전면접착식천공홀 전 구간에 시멘트·레진 모르타르를 충전해 부착시키는 방식. 강성·내구성이 우수하나 초기 강도발현 시간이 필요하다.2. 선단정착식자유장 구간은 무부착, 선단부만 쐐기·확장앵커로 기계적 정착하는 방식. 즉시 지지력 발현이 가능해 초기 안정에 유리하다.
용어예상락볼트 인발시험(Pull-out Test)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의시공된 락볼트의 정착 성능(인발저항력)을 확인하기 위해 실제 인발하중을 가하는 현장시험.2. 기준표준 인발하중 약 10ton, 재하속도 1ton/분을 표준으로 하며, 초기 시공물량 및 주기적 확인시험으로 관리한다.
서술형예상NATM 터널에서 락볼트의 보강효과 및 정착방식별 특징에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요NATM은 "지반 자체가 지보재"라는 개념에 기초하여, 굴착 즉시 락볼트·숏크리트·강지보재로 지반의 아치작용(내압)을 능동적으로 유도한다. 이 중 락볼트는 이완암반을 원지반과 일체화시켜 자립 능력을 회복시키는 핵심 지보재이다.Ⅱ. 락볼트의 보강효과① 봉합효과: 절리·이완블록을 볼트로 관통·결속하여 낙석·붕락 방지② 내압효과: 방사형 배치로 지반에 구속압을 부여, 전단강도 증대③ 보형성효과: 층상암반에서 각 층을 일체화해 하나의 두꺼운 보(Beam)처럼 거동시켜 휨강성 증대④ 아치형성효과: 락볼트 선단을 연결하는 압축 아치링을 형성해 하중을 주변 지반으로 전달Ⅲ. 정착방식별 특징① 전면접착식: 그라우트 전 구간 충전, 강성·부식저항 우수, 장기 안정성 유리(영구지보 겸용 가능)② 선단정착식: 자유장+선단 기계적 정착, 즉시 지지력 발현, 초기 이완 억제에 유리하나 장기 이완 시 정착력 저하 우려Ⅳ. 시공관리 및 유의사항① 암반등급(RMR·Q-system)에 따른 길이·간격·본수 설계 ② 천공각도·깊이 준수 ③ 정착재 밀실 충전(공극 방지) ④ 인발시험(10ton, 1ton/분)으로 정착성능 확인 ⑤ 부식방지(방청캡) ⑥ 내공변위 계측과 연계한 축력 관리.
락볼트에 의한 구속압 증가는 모어-쿨롱 파괴기준상 전단강도(τ=c+σ·tanφ)의 수직응력(σ) 항을 증대시켜 암반의 겉보기 강도를 높이는 원리로 설명된다.
Ⅴ. 맺음말락볼트는 숏크리트·강지보재와 유기적으로 결합되어야 본연의 효과를 발휘하므로, 암반등급별 표준지보패턴에 따라 종합적으로 계획·시공하고 계측관리로 그 효과를 검증해야 한다.
서술형예상NATM 터널의 3대 지보재와 상호 작용 메커니즘에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요NATM은 굴착 직후 지반의 이완을 최소화하고 자립능력을 최대한 활용하는 터널 공법으로, 락볼트·숏크리트·강지보재가 유기적으로 결합해 지반-지보 상호작용계를 형성한다.Ⅱ. 3대 지보재의 역할① 락볼트: 이완암반 봉합, 구속압 부여로 지반 자체의 지지력 활용(내압효과)② 숏크리트: 굴착면에 즉시 타설되어 암반 이완 진행 억제, 표면 보호 및 응력 재분배 유도③ 강지보재: 숏크리트 경화 전 초기 지지력 부담, 대단면·불량지반에서 국부 보강Ⅲ. 상호작용 메커니즘굴착 직후 응력이 재분배되며 지반의 내공변위가 발생하는데, 3대 지보재는 이 변위-응력 이완곡선(지반반응곡선)상에서 적절한 시점에 적절한 강성으로 개입해 과도한 이완을 억제하면서도 지반의 자립력을 소진시키지 않는 것이 핵심이다.Ⅳ. 시공관리① 표준지보패턴을 암반등급별로 사전 수립 ② 계측(내공변위·천단침하·록볼트 축력) 결과에 따라 지보패턴 변경(A~E 순 강화) ③ 막장 자립시간 확보를 위한 굴진장·보조공법(강관보강 등) 병행 ④ 2차 라이닝은 1차 지보 안정화 확인 후 시공.
연약·파쇄대 구간에서 표준지보패턴을 그대로 적용하다 내공변위가 급증, 계측 관리기준을 초과했음에도 조치가 지연되어 붕락사고로 이어진 사례가 있어, 계측 연동 지보패턴 변경의 신속성이 중요함을 보여준다.
Ⅴ. 맺음말NATM의 성패는 3대 지보재의 개별 성능이 아니라 지반-지보 상호작용을 얼마나 정교하게 관리하느냐에 달려 있으므로, 계측관리를 통한 실시간 지보패턴 조정 체계가 필수적이다.
📚 출처·근거
KCS 11·KDS 11(토공사·지반)
구조물기초설계기준
※ 위 기준 바탕 학습용 재구성, 세부 수치·조항은 최신 개정본 확인. 예상문제 출처는 "예상", 실제 기출은 별도 「실제 기출」 섹션.