터널 지반 붕괴

정의와 핵심 키워드

터널 지반 붕괴는 굴착 중 막장과 천장, 측벽의 지반이 지보 능력을 넘어 무너지는 사고다.

인명사고와 공기 지연을 동시에 일으키는 대표적 시공 위험이다.

핵심 키워드는 막장 붕괴, 천단 붕락, 지반 이완하중, 지보력 부족이다.

붕괴의 원리

지반 붕괴의 원리는 이완하중이 지보력을 초과하는 것이다.

굴착으로 막장 주변 암반이 풀리면 상부 하중이 지보재로 전이된다.

지하수로 강도가 떨어지면 지보재가 이 하중을 감당하지 못한다.

발생 위치별 유형

붕괴는 발생 위치에 따라 막장, 천단, 측벽 등으로 나눈다.

천단 붕괴는 이완하중이 지보력을 초과할 때 생기며, 대책은 상부 그라우팅과 강지보 보강이다.

실제 사고는 여러 유형이 겹치므로 원인과 대책을 한 쌍으로 묶어 답해야 한다.

안전율로 지보 여유 확인

계산 예로 지보 여유율을 본다. 안전율은 지보 지지력을 설계 이완하중으로 나눈 값이다.

지보 지지력이 0.8 MPa, 설계 이완하중이 0.9 MPa이면 안전율은 0.89가 된다.

안전율이 1 미만이면 지보력이 이완하중에 못 미치므로 보강이 필요하다.

이 값은 개념 설명용 가상의 값이다. 실제 설계는 지반 정수와 지보 설계 기준을 적용한다.

대책의 장점과 한계

대책은 공법마다 장점과 한계가 있다. 보강 효과가 크면 시공 기간과 비용이 늘어난다.

개선의 핵심은 계측 결과에 따라 지보 패턴을 즉시 바꾸는 것이다.

변위와 천단 침하가 관리기준을 넘으면 지보 보강과 굴진 중지를 결정한다.

지반 조사 결과와 실제 굴착면 상태가 다르면 굴진을 멈추고 재조사를 한다.

원인 정리와 직접 풀기

붕괴 원인은 지질, 지하수, 시공, 관리의 네 축으로 나눠 쓴다.

지질은 단층대와 풍화토, 지하수는 출수, 시공은 지보 지연이 핵심이다.

관리 측면에서는 계측 결과를 무시하지 않고 지보패턴 변경에 반영한다.

시험에서는 원인과 대책을 1:1로 연결하지 않으면 감점된다.