Application of linear array microtremor survey for rock mass classification in urban tunnel design

도심지 터널 암반분류를 위한 선형배열 상시진동 탄성파탐사 적용

Urban conditions such as underground facilities and ambient noises due to cultural activity restrict the application of conventional geophysical techniques in general. We used the refraction microtremor (REMI) technique as an alternative way to get the geotechnical information, in particular shear-wave (S-wave) velocity information, at a site along an existing rail road. The REMI method uses ambient noises recorded using standard refraction equipment to derived shear-wave velocity information at a site. It does a wavefield transformation on the recorded wavefield to produce Rayleigh wave dispersion curve, which are then picked and modeled to get the shear-wave velocity structure. At this site the vibrations from the running trains provided strong noise sources that allowed REMI to be very effective. REMI was performed along the planned new underground rail tunnel. In addition, Suspension PS logging (SPS) were carried out at selected boreholes along the profile in order to draw out the quantitative relation between the shear wave velocity from the PS logging and the rock mass rating (RMR) determined from the inspection of the cores recovered from the same boreholes, These correlations were then used to relate the shear-wave velocity derived from REMI to RMR along the entire profile. The correlation between shear wave velocity and RMR was very good and so it was possible to estimate the RMR of the total zone of interest for the design of underground tunnel,

일반적인 물리탐사기법은 도심지내에서 구조물, 전도성 지장물, 차량 등 인공 잡음으로 인하여 그 적용성에 많은 제약을 받는다. 전철이 운행하는 철로 하부에 대한 탐사 역시 전선 및 열차진동이 일반 물리탐사 적용을 제한한다. 본 과업에서는 그 대안으로 선형배열 상시진동탄성파탐사를 적용하였다. 상시진동탐사(mircotremor survey)기법에는 철로를 운행하는 기차와 주변 도로위의 차량에 의한 진동이 오히려 양호한 송신원으로 활용 될 수 있다. 선형배열 상시진동탐사기법에서는 일반적인 굴절법 장비를 이용하여 일상적인 진동을 기록하고, 파동장의 변환을 수행하여 표면파의 분산곡선을 얻는다. 이후 발췌한 분산곡선에 대한 반복적인 수치모델링을 통하여 전단파속도를 구한다. 본 과업에서는 기존 철로를 따라 하부의 터널심도까지의 전단파속도를 전체 터널구간에 대하여 얻기 위하여 40m간격으로 선형배열을 이동하면서 자료를 획득하였다. 측선상의 시추공에서 수행한 SPS검층을 통하여 획득한 전단파속도와 RMR의 비교한 결과 전단파 속도와 RMR이 높은 상관관계에 있음을 확인할 수 있었으며, 상시진동탐사기법을 통하여 획득한 전단파속도 역시 RMR과의 양호한 상관관계를 나타냄을 알 수 있었다. 이러한 상관관계를 이용하여 도심지 철도터널 전체 구간에서 암반분류를 위한 RMR 추정이 가능하였다.