A Study of Rockbursts Within a Deep Mountain TBM Tunnel

Rockbursts are mainly caused by a sudden release or the stored strain energy in the rock mass. They have been the major hazard in deep hard rock mines but rarely occur in tunnels. Due to the short history and limited information on rockbursts, the topic has rarely been studied in Korea. Some cases of rockbursts, however, have been reported during construction of a mountain tunnel for waterway. This study focuses on analyzing data on rockbursts obtained from a TBM (Tunnel Boring Machine) tunnel and suggests methods for a comprehensive understanding on rockbursts. From the analysis of the field data of rockbursts, it was found that most rockbursts mainly occurred at the section between the tunnel face and the TBM operating room, and the rock bursting phenomena lasted up to 20 days after excavation in certain areas. The data also show that the bursting spots are located all around the tunnel surface including the face, the wall, and the roof, The maximum size of bursting spots is usually less than 100cm. This study also suggests new scale systems of brittleness and uniaxial compressive strength to evaluate the possible tendency for a rockburst. These systems are scaled based on the scale system of strain energy density. In addition, with these scale systems, this research shows that there are potentially higher tendencies for rockbursts in this specific tunnel. Moreover this research suggests that properties of rock and rock mass, RMR (Rock Mass Rating) value, tunneling method, excavating speed, and depth of tunnel have a strong correlation with rockbursts.

산악 TBM 터널에서 발생한 암반파열 현상에 대한 연구

암반파열 현상은 암반 내에 축적된 변형에너지의 급작스러운 방출로 인해 발생한다. 심부 광산에서는 이런 현상이 자주 발생하여 주요한 재해 중 하나로 다루어졌으나, 터널에서는 극히 드물게 나타나는 현상이었다. 따라서 터널 내암반파열 현상에 대한 국내역사는 짧은 편이며, 정보도 제한적이어서 그와 관련된 연구는 거의 없는 실정이었다. 그러나 최근에는 터널의 심도가 깊어짐에 따라 터널내 암반파열 현상이 종종 보고되고 있어 터널의 안정성 문제뿐만 아니라 시공 중 재해 측면에서 볼 때 이에 대한 연구가 절실히 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 TBM 터널에서 취득한 암반파열현상 관련 자료의 분석을 통하여 그 현상을 포괄적으로 이해하는 방법을 제시하고자 하였다. 암반파열이 발생한 본 연구 터널의 현장자료 분석결과에 의하면, 대부분의 암반파열은 터널의 막장과 운전석 내에서 주로 발생하였으며, 일부 구간에서는 파열현상이 20일 이상 지속되기도 하였다. 또한 본 터널에서의 암반파열은 터널막장, 터널측벽 및 터널천장 등 터널의 모든 주변에서 발생하였고, 그 파열 깊이는 대부분 100cm 이하인 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 이러한 암반파열 자료를 이용하여 암반파열 가능성을 취성도와 일축압축강도를 이용해 평가할 수 있도록 새로운 규준을 제시하였으며, RMR, 굴착공법, 굴착속도 및 터널심도 등이 서로 연관되어 암반파열 현상에 큰 영향을 준다고 판단된다.