Abstract
The uniaxial compressive strength of rock mass is known as the major factor in the assessment of drillability and the optimum excavation design in full-face tunnel excavation by TBM. Referring to worldwide cases, TBM has been applied mostly to the rock mass within the strength range of 80~250 MPa. Recently, a water way tunnel has been constructed as a part of Milyang dam project by TBM within the rock masses where the rock type is mainly granite with some granophyre, hornfels and andesite. Their uniaxial compressive strengths in extended area are estimated higher than 260 MPa. In this paper, the relation between the penetration rate and the rock mass properties is analyzed and TBM application to the very hard rocks is discussed. As a result that three suggestions to predict the TBM net penetration rate are analyzed, NTH method seems a better approach than other methods in the extremely hard rocks. NTH prediction matches with the results of actual values with the variations of 2~20%. Hardness measurement by Schmidt hammer and RMR estimation are carried out along the L = 5.3 km entire TBM tunnel alignment. The net penetration rate measured monthly is shown to be reciprocally proportional to Schmidt rebound hardness and RMR where coefficients of correlation, $R^2$are 0.705 and 0.777 respectively. As a result, they are good quantitative indices for the prediction of TBM net penetration rate in the extremely hard rocks. Magnitude of in-situ stress has a certain effect on TBM performance, and it is required to measure the in-situ stresses in TBM excavation design.
전단면터널 굴착장비에 의한 터널굴착을 설계할 때 일반적으로 적용되는 암반의 강도는 80-250 MPa로 알려져 있으나 설계단계에서 암반의 특성을 완전히 파악하지 못한 채 설계하고 수행하는 경우가 있다. 본 연구는 60% 이상 구간의 단축압축강도가 260 MPa이상이며, RMR값이 70이상의 암반에서 TBM으로 굴착된 약 5.3km 연장의 밀양댐계통 광역상수도 도수로터널 TBM 굴착구간의 암반특성을 규명하고 이로써 이론적 굴착속도를 분석하여, 실제의 순굴착속도와 비교분석한 것이다. 노르웨이 NTH에 의하여 제안된 이론적 굴착속도는 현장에서 수행된 순굴착속도의 평균값과 2∼20%의 오차를 갖는 것으로 평가되어, 극경암에서의 굴착속도 설계는 일본이나 미국에서 제안된 해석법에 비하여 NTH해석법이 가장 접근된 설계방법이라 할 수 있다. 현지암반을 펑가하여 순굴착속도와의 상관관계를 규명한 결과, 극경암에서의 순굴착속도는 슈미트 해머에 의한 반발경도와 RMR 값에 반비례하는 것으로 나타났는데, 이의 상관계수는 각각 0.705 및 0.777이었다. 이로써 반발경도와 RMR의 크기는 순굴착속도를 예측할 수 있는 요소가 될 수 있음을 알 수 있다. 또한 극경암에서의 순굴착속도는 현지암반의 지압의 크기에 크게 영향을 받고 있는 것으로 평가되어 TBM 굴착설계에서 지압상태는 중요한 설계요소의 하나로서 고려되어야 할 것이다.
