터널 붕괴 원인

붕락의 정의

터널 붕괴, 즉 붕락은 굴착 중이나 굴착 후에 지반이나 지보가 힘의 평형을 잃어 일부가 무너지는 현상이다.

지질, 시공, 환경 요인이 단독 또는 복합으로 작용해 일어난다.

붕락 원인 3분류

붕락의 원인은 지질, 시공, 환경의 세 가지로 나눈다.

지질 요인은 단층파쇄대, 불연속면, 풍화처럼 지반 자체의 취약성이다.

시공 요인은 발파 진동, 지보 지연, 보강 미흡처럼 굴착 절차에서 생긴다.

환경 요인은 지하수 유입, 강우, 인접 굴착 같은 외부 조건이다.

붕락 메커니즘

붕락은 지반 강도가 떨어지는 데서 시작된다. 지하수는 점토와 풍화대의 강도를 낮춘다.

전단강도가 떨어지면 굴착면과 예각으로 만나는 불연속면을 따라 블록이 미끄러진다.

지보가 늦게 설치되면 이완 영역이 넓어지고, 천단이 무너져 지표까지 함몰될 수 있다.

그래서 원인 분석은 요소를 하나씩 찾기보다 두 요소가 만나는 지점을 찾는 것이 핵심이다.

지보 설치 시점

붕락 양상은 지보를 설치한 시점에 따라 달라진다.

굴착 직후에는 지보가 없어 자립 시간과 불연속면 활동이 원인이 된다.

숏크리트 타설 후에는 지보 하중이 늘고 배면 공동이 생겨 지보 균열이나 라이닝 탈락이 생긴다.

그래서 굴착 직후에는 막장 안정화와 조기 지보가 중요하다.

체적 계산 예제

사례 2의 붕락 규모로 체적을 어림해 보자. 높이 약 12m, 길이 약 40m였다.

단면을 반원 형태로 단순화하면 면적은 A = πr²/2이다. r은 반경이다.

반경 6m를 대입하면 단면적은 약 56.5m²이다.

여기에 길이 40m를 곱하면 체적은 약 2,260m³이다.

채점 포인트와 정답

정답은 약 56.5m²이다. 반원 면적에 반경 6m를 대입한 값이다.

시험에서 자주 빠지는 것은 원인을 하나로 단정하는 것이다. 붕락은 둘 이상이 겹쳐 일어난다.

발파 진동은 불연속면과의 관계를 함께 쓰고, 그라우팅 강도는 현장 시공 값으로 확인한다.

정리

정리하자. 붕락 원인은 지질, 시공, 환경의 세 축으로 나눈다.

지질은 불연속면과 파쇄대, 시공은 발파와 지보 지연, 환경은 지하수가 대표적이다.

답안에는 원인 나열에 그치지 말고 메커니즘과 보강 순서를 함께 쓴다.