Estimation of Rockbolt Integrity by Using Non-Destructive Testing Techniques(I) -Numerical and Experimental of Applicability-

비파괴 시험기법을 이용한 록볼트의 건전도 평가(I) -수치해석 및 실험적 적용성 평가-

The purpose of this study is to describe the Non-Destructive Testing(NDT) of the rockbolt and investigate the applicability of the NDT methods to estimate the integrity of the rockbolt. To examine the rockbolt integrity including rockbolt itself and grouting material, two methods are adopted: numerical and experimental methods. In the numerical method, the numerical code DISPERSE is used to analyze the dispersion of the rockbolt. The dispersion curve shows the effects of the thickness and stiffness of grouted materials on the embedded rockbolt. Therefore, the optimal frequency for the integrity test of the rockbolt is obtained: 20~120kHz in L(1,0) mode. In the experimental methods, destructive and non-destructive tests are carried out in a laboratory. In the non-destructive test, the low frequency mode generated by an impact and t he high frequency mode generated by an ultrasonic transducer seem to characterize the rockbolt condition readily. The experimental results show that the guided waves attenuate more significantly when the stiffness of the grouted material increases and/or the zone of the defect increases. Meanwhile, the ultimate capacity of rockbolt was evaluated through the pull-out tests and is compared to the NDT results. This study demonstrates that the NDT is a valuable tool for the rockbolt integrity evaluation.

본 연구의 목적은 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여 록볼트의 비파피시험을 기술하고 바파괴시험의 적용성을 조사하는 것이다. 록볼트 자체와 그라우팅제를 포함한 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여, 수치해석 및 실험적 방법을 이용한 두가지 방법이 적용되었다. 수치해석 방법에서는 분석은 DISPERSE 프로그램을 이용하여 록볼트의 분산선도를 해석하였다. 분산선도 곡선은 지중근입되어 있는 록볼트에 대한 그라우팅제의 두께와 강성에 대한 영향을 보여준다. 이로 부터 록볼트의 건전도 시험을 위한 최적의 주파수를 추정할 수 있으며, 그 결과 L(1, 0) 모드에서 20~120kHz가 최적의 주파수로 산정되었다. 실험적 방법에서는 실험실에서 사료를 제작하여 파괴 및 비파괴시험을 실시하였다. 비파괴 실험에서는 타격을 이용한 저주파수 모드와 초음파 트랜스듀서를 이용한 고주파수 모드를 통하여 록볼트의 상태를 조사할 수 있다. 실험실에서 수행된 비파괴실험으로부터, 유도파는 주변의 그라우팅제의 강도가 증가하거나 (또는 증가하고) 결함부 영역이 증가할 때 감쇠가 커짐을 알 수 있었다. 그리고 인발시험으로부터 록볼트의 극한지지력을 추정하였다. 본 연구는 록볼트의 건전도 평가에 비파괴시험이 매우 유용한 방법임을 보여준다.