피암터널

1. 정의

쉽게 말해 산비탈에서 굴러 내려오는 돌을 천장으로 받아 넘기는 짧은 터널이다.

정식으로는 낙석과 붕락토가 사면에서 선로나 도로에 닿는 것을 막는 덮개 구조물이다.

일반적으로 철근콘크리트 덮개를 쓰고, 충격 흡수층이나 경사면으로 충격 에너지를 나눈다.

답안 첫 줄에는 이 정의와 핵심어를 먼저 쓰는 것이 기본이다.

2. 구성

구성은 상부 슬래브, 완충층, 기둥이나 벽체, 사면측 방호로 나뉜다.

상부 슬래브는 낙석 하중을 지지하고 경사면을 따라 바깥으로 흘려보낸다.

낙석 충격은 슬래브가 직접 받기보다 완충층이 먼저 흡수하도록 설계하는 것이 일반적이다.

기둥과 벽체는 상부 하중과 충격을 지반으로 전달하므로 기초 지지력을 확인한다.

3. 충격 완화 원리

낙석은 사면을 따라 굴러 떨어지며 가속된다.

피암터널 상부의 완충층이 충격을 받아 변형하며 에너지를 흡수한다.

남은 하중은 기둥을 거쳐 기초로 전달되고, 돌은 경사면을 따라 밖으로 밀려난다.

충격 에너지는 질량과 속도의 제곱에 비례해 설계 충격력이 급격히 커진다.

4. 계산 예

예를 들어 낙석 질량 10톤, 충돌 속도 20m/s인 경우를 계산한다.

운동에너지는 E=½mv²로 구하고, 질량은 kg 단위로 넣는다.

10톤은 10,000kg이므로 대입하면 E=½×10,000×20²이 된다.

계산하면 2×10⁶J, 즉 약 2MJ이다. 이 값이 완충층이 흡수할 양을 나누는 출발점이다.

5. 비슷한 구조물

피암터널은 열차나 차량 통행을 유지하면서 낙석을 막는다.

목적은 록쉐드와 같지만, 국내에서는 철도·도로 노선을 보호하는 용어로 쓰인다.

낙석방호 제방은 흙 구조물로 낙석을 받는다는 점에서 다르다.

답안에서는 제방은 흙으로 쌓고, 피암터널은 선로 위를 덮는 철근콘크리트 구조라고 구분한다.

6. 흔한 실수

채점에서 자주 감점되는 실수는 다음 네 가지다.

첫째, 피암터널을 일반 터널처럼 보고 충격하중을 빼먹는 것이다.

둘째, 완충층을 두께만 쓰고 재료와 역할을 쓰지 않는 것이다.

셋째, 원인을 호우 하나로만 설명하지 않는다. 지반 강도 저하와 강우가 함께 있어야 한다.

넷째, 피암터널과 낙석방호 제방을 같은 구조로 쓰면 안 된다.

7. 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

피암터널은 철근콘크리트 슬래브와 완충층으로 낙석을 받고, 운동에너지로 충격하중을 본다.

전방 낙석은 구조물만으로 막지 못하므로 사면 관리와 함께 써야 한다.