Analysis of ground reinforcement effect using fracturing grouting

침투 및 할렬주입에 의한 지반보강 효과에 관한 연구

A practical modeling approach has been proposed in this study to better understand the behavior of penetration grouting which is normally applied to the jointed rock masses to increase the bearing capacity and to reduce the ground water flow into the tunnel. Based on Bingham model together with a steady-state flow of the grout, penetration model is simulated in the commercial package called UDEC and, injection pressure as well as joint thickness are found to be the main parameters to determine the range of grout spread. Another numerical model on fracturing grouting is also suggested and, in this case, the tensile strength as well as cohesion of the rock masses are proven to be the major factors to decide the fracturing mechanism of the rock masses. The reinforcement effect of the grout-reinforced rock masses is calculated from the suggested algorithm on orthotropic material model and it is found that the directional stiffness of reinforced rock masses is increased up to 3 to 4 times compared with original jointed rock masses. Future work will be concentrated on the water control around the tunnel by the grout injection and a model test will also be performed to verify the suggested methods developed in this study.

본 연구에서는 절리를 포함한 터널주변 암반의 안전성 강화 및 지하수 유입 억제공으로 사용되는 침투그라우팅에 대한 모형화 기법을 제시하고 관련 매개변수 해석을 실시하였다. Bingham 모형을 적용한 시멘트 그라우팅재는 정상류 흐름으로 가정하여 해석의 편의를 도모하였으며 UDEC을 이용한 해석결과, 절리의 두께 및 주입압이 침투그라우팅에 의한 확산범위를 결정짓는 주요 변수임을 확인하였다. 침투그라우팅 모형을 근간으로 할렬그라우팅 해석을 위한 수치모형을 제안하였으며 암반의 인장강도와 점착력이 할렬의 주요변수임을 입증하였다. 한편, 주입후 지반보강효과를 정량적으로 검토하기 위하여 직교 이방성 물성을 계산할 수 있는 알고리즘을 제시하였으며 이 결과 주입후 약 3~4배 정도의 강성도 증진효과를 확인하였다. 향후 본 연구결과는 그라우팅재 주입에 의한 투수계수 저감효과 혹은 지하수 억제공법 등의 설계기법에 적용될 수 있으며 관련 실험도 수행될 예정이다.