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Analysis for Mechanical Behavior of GFRP Rock Bolt for Permanent Support of Tunnel

영구 터널지보재로서의 활용을 위한 GFRP 록볼트의 역학적 거동 분석

  • 심종성 (한양대학교 건설환경공학과) ;
  • 강태성 (한국시설안전기술공단 특수교통합유지관리센터) ;
  • 이용택 ((주)태조엔지니어링) ;
  • 김현중 (한양대학교 건설환경공학과)
  • Received : 2010.03.31
  • Accepted : 2010.08.20
  • Published : 2010.11.30

Abstract

Rock Bolt generally utilizes deformed reinforcing bar welded from structural steel of which strength is higher than required for making advantageous use of the support function of ground. In the condition with highly corrosive underground water, however, problem frequently occurs on tunnel and slope stabilization in terms of repair, rehabilitation and maintenance issues due to the destruction of Rock Bolt by corrosion of steel. A structural performance evaluation for GFRP Rock Bolt was conducted for the purpose of resolving the foregoing problem and at the same time developing a permanently-usable support material. This study intended to evaluate the safety factor of GFRP Rock Bolt by implementing the slope stability interpretation via structural analysis on the basis of its structural characteristics derived from both tensile force function test and shear force function test. It is judged based on the results that GFRP Rock Bolt would secure sufficient ground stability as an alternative material for existing Steel Rock Bolt.

록볼트는 주변 지반의 지보 기능을 유리하게 활용하기 위한 부재로서 일반적으로 소요의 강도 이상을 가진 강재로 된 이형봉강을 활용하고 있다. 그러나, 부식성 요소가 많은 지하수 조건에서는 강재의 부식으로 인한 록볼트의 파괴로 터널 및 사면안정의 보수, 보강 및 유지관리 문제가 많이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하고 영구적으로 사용가능한 터널 지보재로 활용하기 위한 실질적인 거동을 모사하여 GFRP 록볼트의 거동에 대한 실험적 평가를 실시하였다. 이 연구는 GFRP 록볼트의 인장성능 평가시험 및 전단성능 평가시험을 통해 도출된 GFRP 록볼트의 구조적 특성을 바탕으로 구조해석을 통한 사면안정해석을 실시하여 안전율을 평가하였다. 실험 결과 기존에 사용하던 강재 록볼트의 대체 재료로서 충분히 터널 지반의 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 강인규, 류정수, 권영호, 박신영, "지반보강을 위한 FRP 보강 재의 개발에 관한 연구", 한국지반환경공학회 학술발표회 논문집, pp.41-48, 2005.
  2. 김동규, 장수호, 신휴성, 김연성, "화학적 침식에 의한 록볼트의 인발력 특성-단기거동", 한국지반환경공학회 학술발표회 논문집, 2006, pp.353-360.
  3. 대한주택공사, "서울난곡 절취사면 및 지하저수조 굴착면 Soil Nailing 공사 계측관리 종합보고서", 2005. pp.273-278.
  4. 박영식, 서진국, 이재훈, 신영식, "실리카-흄을 사용한 고강도 콘크리트의 황산염 침해에 따른 강도특성", 대한토목학회 학술발표회 논문집, 1988, pp.249-252.
  5. 배규진, 장수호, 김동규, 박해균, "시멘트 모르타르계 록볼트 충전재의 염화물 확산계수 측정을 통한 록볼트 부식 예측", 한국터널공학회논문집, 제8권, 3호, 2006, pp.259-271.
  6. 이상은, 장윤호, 문창열, 정교철, 박영선, "선단확장식 소일네일링 공법의 적용성에 관한 실험적 연구", 대학지질공학회 제17권 제4호, 2007, pp.525-534.
  7. 이토 준, 박해균, 김동완, 김재권, "록볼트의 타설 직후의 강도발현 과정 및 효과에 관한 연구", 터널기술 제5권 제2호, 2003, pp.189-197.
  8. 이혁진, 고형선, 한용희, 김홍택, "중공식 FRP쏘일네일링 시스템의 적용성 평가", 대한토목학회 제26권 제6C호, 2006, pp.385-393.
  9. 터널설계기준, 건설교통부, 1999, pp.33-37.
  10. 터널표준시방서, 건설교통부, 1999, pp.48-52.
  11. MIDAS/GTS, 마이다스아이티, 2001.
  12. ジェオフロンテ硏究會 シングルシェル分科會(2001), シング ルシェルトンネルのケーススタディ報告書, 日本ジェオフロン テ硏究會.
  13. Atlas Corpco., "Rockbolt Corrosion in Mining and Tunnelling", Rock & Soil Reinforcement 3rd., 2005, pp.35-37.
  14. Barton, N., "Norwegian Method of Tunnelling-The Theory and Practice of NMT", Hyundai Engineering & Construction Co., Ltd., Bau Consultant, Nick Barton and Associates 1998.
  15. Hoek, E., Kaiser, P. K. and Bawden, W. F., "Support of Underground Excavations in Hard Rock", A.A.Balkema, 1955, pp.152-155.