RMR

왜 배우는가: 암반등급은 터널, 사면, 기초의 설계와 보강을 정량적으로 정하는 기준이라 실무에서 자주 쓰인다. 기술사 시험에서도 정의, 항목, 적용과 한계를 묻는 문항이 여러 회차에 걸쳐 나왔으므로 기본 구조를 정확히 익혀야 한다.

출제 이력: 제131회 1교시 10번, 제119회 2교시 6번, 제95회 1교시 4번, 제89회 1교시 10번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

암반등급(RMR)은 암석 강도, 암질, 불연속면 상태, 지하수 조건을 점수로 합산해 암반의 품질을 0~100점으로 나타내는 정량적 지질공학적 분류 체계이다.

이 정의는 세 부분으로 읽으면 된다. 첫째는 암반의 품질을 점수로 나타내는 분류 체계라는 점이고, 둘째는 암석 강도, 암질, 불연속면, 지하수 네 인자를 합산한다는 점이다. 셋째는 불연속면의 방향에 따른 보정이 합산 뒤에 더해진다는 점이며, 최종 결과는 0~100점 범위의 지수로 나온다. 답안에서는 정의 뒤에 이 세 부분을 순서대로 풀어 쓰면 채점 항목을 빠짐없이 덮을 수 있다.

핵심 키워드는 암반등급(RMR), 암석 일축압축강도, 암질지수(RQD), 불연속면 간격, 불연속면 상태, 지하수 조건, 방향 보정이다. 이 일곱 가지는 답안 본론의 항목과 그대로 대응하므로, 정의 다음에 이 순서로 적으면 답안의 뼈대가 된다.

2. 개념 풀이

암반등급(RMR)은 암반을 구성하는 주요 지질 인자를 여섯 항목으로 나누고, 항목별 점수를 더해 암반의 품질을 하나의 지수로 나타내는 분류법이다. 이 분류는 암석 시험 결과만으로 판단하지 않고, 암반 내부의 틈과 지하수의 영향을 함께 점수에 반영한다. 암석 자체의 강도만으로는 터널이나 사면의 거동을 설명하기 어렵기 때문이다.

원리는 여섯 항목이 각각 암반 거동의 한 측면을 나타내고, 그 점수의 합이 암반 품질이라는 데 있다. 항목별 의미와 배점은 다음과 같다.

• 암석 일축압축강도는 암석 시료의 강도를 점수로 환산한 항목이며 최대 15점이다. 암석이 강할수록 암반의 기본 강도가 높게 평가된다.
• 암질지수(RQD)는 시추 코어의 파쇄 정도를 나타내는 항목이며 최대 20점이다. 코어가 잘게 부서질수록 점수가 낮아진다.
• 불연속면 간격은 절리 등 불연속면 사이의 거리를 점수화한 항목이며 최대 20점이다. 간격이 넓을수록 암괴가 커서 암반이 안정하다고 본다.
• 불연속면 상태는 틈의 폭, 연속성, 표면 거칠기, 충전물, 풍화 정도를 종합한 항목이며 최대 30점이다. 배점이 가장 커서 암반 강도를 좌우하는 항목이다.
• 지하수 조건은 지하수 유입량이나 수압의 상태를 점수화한 항목이며 최대 15점이다. 지하수는 불연속면의 마찰을 줄이고 풍화를 촉진하므로 점수가 감점된다.

평가 절차는 다음과 같다.

• 현장 조사와 시추 자료에서 암석 강도, RQD, 불연속면 간격과 상태, 지하수 상태를 측정한다.
• 측정값을 배점표의 구간에 대입하여 항목별 점수를 정한다.
• 다섯 항목의 점수를 합산하여 기본 암반등급을 구한다.
• 굴진 방향과 불연속면 방향의 관계에 따라 방향 보정치를 정하고 기본 점수에 더한다.
• 최종 점수로 등급을 판정하고, 등급에 맞는 무지보 자립시간과 지보 기준을 찾는다.

이 다섯 항목의 합이 기본 암반등급이며 만점은 100점이다. 여기에 불연속면의 방향 보정치를 더해 최종 값을 얻는다. 식으로 쓰면 다음과 같다.

$RMR_{basic} = R_1 + R_2 + R_3 + R_4 + R_5$

$RMR = RMR_{basic} + R_6$

여기서 R_i는 i번째 항목의 점수이고, R_6는 불연속면 방향 보정치로 0 이하의 값이다. 방향 보정은 굴진 방향과 불연속면의 주향·경사 관계에 따라 감점하며, 같은 암반이라도 굴진 방향에 따라 최종 등급이 달라지는 이유이다.

기본 암반등급은 다섯 항목 점수의 합이며, 방향 보정은 합산 뒤에 더한다.

최종 점수는 다음 등급으로 나뉜다.

• I등급은 81~100점이며 매우 양호한 암반이다.
• II등급은 61~80점이며 양호한 암반이다.
• III등급은 41~60점이며 보통 암반이다.
• IV등급은 21~40점이며 불량한 암반이다.
• V등급은 0~20점이며 매우 불량한 암반이다.

핵심 용어는 세 가지이다. 암질지수(RQD)는 시추 코어에서 길이 10cm 이상인 코어편 길이의 합을 전체 시추 길이로 나눈 백분율이다. 불연속면은 절리, 층리, 엽리, 단층 등 암반 내의 틈과 면을 통칭하며, 암반의 강도와 변형을 지배하는 약면이다. 무지보 자립시간은 굴착 후 지보 없이 굴착면이 스스로 버틸 수 있는 시간이며, 암반등급이 높을수록 길어진다.

3. 등장 배경과 필요성

Bieniawski가 암반등급 체계를 제안하였다. 이 체계는 남아프리카공화국의 광산 터널 시공에서 쌓인 경험을 정리하여 만들어졌다. 현장에서는 암반의 상태와 보강 방법의 관계를 경험에 기대어 판단하였고, 이를 수치로 정리할 필요가 생겼다.

이후 1979년에 일부 수정되었고, 1989년 개정판인 RMR89가 가장 널리 쓰인다. 최근에는 터널 시공 경험을 반영한 RMR14가 제안되어 함께 거론된다. RMR은 한 번 정해진 고정 체계가 아니라 현장 자료를 반영하며 계속 수정되어 온 체계이다.