2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제4권 터널

 

터 널

제 9 편 터널

제 9-1 편 터널 본체

제 9-2 편 터널 환기

제 9-3 편 터널 조명

제 9-4 편 터널 방재

제4권

 

제 9-1 편 터널 본체

 

제9-1편 터널 본체

37

3.1 조사 일반 [KDS 27 10 10 조사 및 계획, 2.1 일반사항]

조사는 터널의 노선 선정, 설계, 시공 및 완성 후의 유지관리에 중대한 영향을 미치는 사항으로 충분한

기초 자료를 얻을 수 있도록 실시해야 한다. 또한, 터널의 목적, 규모 및 위치 등을 고려하여 조사의

내용, 순서, 방법, 범위, 정도, 수량 및 기간 등을 결정해야 하며, 터널의 설계 및 시공 시 활용 방법

등을 고려하여 조사 성과를 정리해야 한다.

조사는 입지환경조사, 지반조사 및 시공 중 보완조사로 구분하여 실시한다.

조사는 먼저 개괄적이며 광범위하게 모든 지반 조건과 문제점 등을 파악할 수 있도록 하고,

점차적으로 전 단계 조사에 의하여 판명된 사항, 다시 확인을 요하는 사항 등을 정리하여 가

면서 조사 초점을 좁혀가는 것이 바람직하다.

조사의 순서는 일반적으로 그림 3.1에서 보는 바와 같다.

유지 관리 조사 유지관리

계 획 조 사 설 계 시 공

기안

장기계획 자료조사

실시계획 정밀조사

보완조사

현장 계측조사 시 공

시공 관리 조사 준 공

인가

결정

발주

기본설계

상세설계 공사 시방서

공사비 산출

구 체

계 획

현장답사

개략조사

개 략

설 계

<그림 3.1> 공사의 흐름에 따른 조사의 단계

3. 조사

[KDS 27 10 10 조사 및 계획]

제4권 터널

38

계획된 공사 흐름에 따라 자료조사 및 현장 답사.개략 조사 및 보완 조사 · 시공 중의 조사(

.계측. 참조) 등의 순서로 행하여지나 소규모 터널인 경우에는 자료조사 및 정밀조사의 2단계

로 이루어질 수도 있고, 장대 터널이거나 도심지 터널 등이 건설되는 중요한 위치에서는 정

밀조사를 수차에 걸쳐 시행해야 할 때도 있다.

실제로 조사를 시행할 때에는 그 조사가 어느 조사 단계이며, 어떠한 조사 내용 및 정밀도

등이 요구되는지 또 조사의 순서 · 범위 · 방법 · 기간에 대해서도 잘 검토한 다음 조사의 세부

사항을 결정한다. 특히 조사의 기간과 순서, 조사 항목의 선택, 조사 성과의 정리 및 보고

· 조사 결과의 적용 방법 등에 대해서는 정밀하게 분석하여 설계 및 시공에 활용할 수 있도

록 해야 한다.

표 3.1은 각 조사 단계에 따른 시기, 목적, 내용, 범위 등을 요약한 것이다.

<표 3.1> 조사 단계별 터널 조사 요령

조사단계 시 기 목 적 내 용 범 위

사

전

조

사

자료

조사

터널 노선계획시

~ 노선결정 시

까지

터널 노선 계획

. 각종 기존자료 조사 분석 . 현장조사 . 인공위성/항공사진 판독/분석 . (필요 시)물리탐사/시추조사 . 지반조사계획서 작성 사전협의

대상구간의

광범위한 지역

현장

조사

지

반

조

사

1차

조사

(개략

조사)

노선결정이후 ~

상세설계 이전

까지

터널 노선의 선정

. 측량(터널 갱구부, 물리탐사 계획 측선) . 지표지질조사 . 물리탐사(가탐심도 고려한 탐사법) . 시추조사 불가구간 대안 검토 . 상세 지반조사계획 작성 사전협의

계획터널노선 및

비교터널 노선을

포함한 광범위한

지역

2차

조사

(상세

조사)

상세설계이후 ~

공사착공까지

설계수행 시공계획 수립

- 설계입력 자료 평가

- 공법 선정

- 단면 수치해석

- 공사비 산출 등

. 시추조사(심도를 고려한 구경 선정) . 지질이상대 정밀조사 수행 . 시험(현장, 실내) . 터널 주변 환경 및 공사에 필요한 법규

등 조사

결정된 터널 노선

및 주변지역

시공 중

보완조사

시공 중 시공 관리, 공사 통제

. 막장 관찰 및 계측

(터널 내부 및 주변지반 포함) . 주변 환경의 영향 조사 . 시공관리 조사 . 시추조사(필요 시) 및 현장시험

터널 내부 및

터널시공으로

영향을 받을

우려가 있는

터널주변지역

제9-1편 터널 본체

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3.2 지반조사 [KDS 27 10 10 조사 및 계획, 2.2.2 지반조사]

3.2.1 일반사항

지반조사는 터널 건설 목적을 충분히 감안하고, 지반 조건이 터널 노선의 선정, 설계 및 시공에 미치

는 영향들을 고려하여 지반 구성 상태와 지반의 공학적 특성이 상세히 파악될 수 있도록 조사의 단계,

방법 및 항목 등을 계획해야 한다.

(1) 조사 단계 및 항목

지반조사의 계획에 있어서는 먼저 계획 터널의 지형 · 지질적인 특징(지반 활동, 활단층 등)

및 수문학적인 특징(용수 지점, 물 이용 상황 등)을 문헌 등에 의하여 파악하고, 인근 지역

및 유사 지질 위치에서 조사 사례 및 시공 실적을 수집 분석한 후 계획 터널 부근의 현장

답사 등을 통하여 계획 터널 지반의 문제점을 충분히 파악한다.

이렇게 하여 시공상의 문제가 될 만한 지질의 분포 · 성상, 터널 연장에 점하는 비율, 나타나

는 빈도 등이 판명될 수 있도록 조사의 방법 · 범위 및 그 실시 순서를 검토 · 계획하는 것이

매우 중요하다. 그러나 자료 조사에서 충분한 정보가 얻어지지 않는 경우에는 지표 답사를

선행하고, 그 결과로부터 이후의 조사를 계획할 필요가 있다.

그림 3.2는 각 조사 단계에 따른 조사의 순서 및 방법을 요약한 것이다.

지반조사는 그림 3.2에 보인 바와 같이 사전 조사, 1차 조사(개략 조사), 2차 조사(상세 조사)

의 순서로 진행하는 것이 바람직하다. 일반적으로 개략 지반조사부터 보완 조사 까지의 방법

은 대개 같은 방법이 이용되고 있으나, 상세 조사는 개략 조사보다 조사 횟수가 많으며, 보완

조사는 불충분한 부분을 보완하는 한정된 조사라 할 수 있다.

(2) 지반조사의 항목

조사를 필요로 하는 지반에 관련된 사항은 크게 지반 구성 상태와 구성 지층의 공학적 특성으

로 구분할 수 있다. 이 중 지반 구성 상태는 지형 · 지질에 관련된 사항이며, 지반의 공학적

특성이란 설계의 기초 자료 또는 지보 패턴을 결정하기 위한 지반의 물리적·역학적 성질을 말

한다. 지반조사는 실제로 원지반의 조건에 따라 조사 항목 및 정밀도가 다르기 때문에 채택해

야 할 조사 방법도 터널마다 다르다.

표 3.2는 조사 단계별 조사 항목을 표 3.3은 지반의 종류에 따른 조사 항목을 요약한 것이다.

표 3.3을 토대로 지반 상태에 따라 조사 항목을 계획할 수 있고, 이 조사 항목에 대응하는

조사 방법은 표 3.2를 이용하여 적절하게 선정할 수 있다.

제4권 터널

40

[지반조사 흐름도]

사전

조사

노선선정 및 구조물 위치 결정

사전조사

· 기존자료 수집 및 분석

· 현장조사 (광역조사)

1차

조사

지반조사계획(1차) 감독원 검토

· 물리탐사 위치, 측점간격 계획 예산 및 조사기준 고려

개략조사(1차 조사)

측 량 물리탐사 지표지질조사

· 물리탐사 측선 확인

· 지형 최고·저점 측량

· 탄성파탐사

· 전기비저항탐사 및 전자탐사

· 노두 및 지표면 토질상태,

지질구조, 용수상황 등

2차

상세

조사

지반조사계획(2차) 감독원 검토

· 물리탐사 및 지표지질조사 결과 검토

(취약대 선정)후 시추위치 결정

· 인허가 서류 작성

1차조사 결과 및 이를

반영한 2차 조사 위치 검토

상세조사(2차 조사)

참여기술자(고급이상) 상주

지층 및 암길사태 등 확인

시추조사 현장시험 실내시험

· 터널, 교량, 쌓기, 깎기

및 기타 구조물구간

으로 분류하여 시행

· 터널 갱구부 수평

(경사) 시추

· 표준관입시험

· 시험굴조사, 핸드오거보링

· 수압/투수시험, 공내재하시험

· 공내전단시험, 크로스홀 테스트

· 시추공영상촬영(BIPS) 등

· 토질 물성 및 역학

· 암석 물성 및 역학

· 절리면 전단시험

· 다짐 및 CBR시험

· 본선압 유용성 등

분석

및

설계

조사결과 정리 및 분석 감독원 확인

· 지층단면도, RMR 분류, 암반등급도

작성, 지반점수 산정 등

· 필요시 도로교통연구원 합동조사 수행

현장검측(시추위치 및 심도)

조사결과의 신뢰도 확인

상세설계

· 분석된 자료에 의한 구조물별 상세

설계 시행

시공중 보완조사 계획 감독원 확인

· 시추공 및 물리탐사 조사 계획

· 설계 및 시공 중 조사결과 분석 비교

추가조사 등 적성성

확인(보고서 수록)

완 료

<그림 3.2> 지반조사의 단계, 방법 및 순서

제9-1편 터널 본체

41

<표 3.2> 지반조사의 항목과 방법

지반조사 방법

조사 항목

자

료

조

사

현

장

답

사

개

략

조

사

정 밀 지 반 조 사 시험공관찰

계

측

수문조사

물리탐사

보

링

공 내 검 층

표준

관입

시험

공내

재하

시험

시료

시험

지하

수

조사

속도검층

전기검층

공경검층

온도검층

지

형

지반 활동.붕괴지 ○ ○ ○ ○

편 압 ○ ○

토 피 현 황 ○

지질

구조

지 질 분 포 △ △ ○ △ ○ △ △ ○

단 층, 습 곡 △ △ ○ ○ ○ △ ○

암

질.

토

질

암석·토질 명 △ △ ○ ○ ○ △ ○

암 석 상 태 △ ○ ○ △ ○

절 리 △ ○ ○ ○ ○

풍 화, 변 질 △ ○ ○ ○ △ ○

고 결 정 도 ○ △ ○ △ △ ○ ○ ○

지

하

수

대 수 층 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○

지 하 수 위 △ △ ○ ○

투 수 계 수 ○

역

학

적

성

질

일축압축강도 △ ○ △

점착력, 내부 마찰각 △ ○ △

변형계수, 포아송비 △ ○ ○ ○

N 값 ○

측 압 계 수 △ ○

R Q D ○ ○

물

리

적

성

질

탄성파 속도 ○ ○

초음파 속도 ○

반 발 경 도 ○

마 모 시 험 ○

밀 도 ○

입 도 분 포 ○

액성한계, 소성한계 ○

함 수 비 ○

광물

성질

점 토 광 물 ○

침수 붕괴도 ○

흡수율, 팽창률 ○

주) ○ : 필요한 조사 방법, △ : 경우에 따라 필요한 조사 방법

제4권 터널

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<표 3.3> 지반의 종류에 따른 조사 항목

조사 항목

지반 종류

지 형 지질구조 암질 · 토질 지하수

역학적

성 질

물리적

성 질

광 물

화학적

성 질

비 고

경 암

지반활동,

붕괴지,

편압지형

지질분포,

단층,

습곡

암석명,

암상(岩相)1),

절리엽리,

편리, 풍화

변질

대수층,

지하수위

일축압축강도 원지반

탄성파

속도,

초음파

속도

연 암

및

풍화암

지반활동,

붕괴지,

편압지형,

토피 현황

지질분포,

단층,

습곡

암석명,

암상*,

편리, 풍화

변질

대수층,

지하수위,

투수계수

일축압축강도,

점착력,

내부마찰각,

변형계수,

포아송비

밀도,

원지반

탄성파

속도

침수

붕괴도

특히 풍화된

암반은 토사

지반에

준한다.

풍화토

및

토 사

지반활동,

붕괴지,

토피 현황

지질분포 토질명,

고결정도

대수층,

지하수위,

투수계수

일축압축강도,

점착력,

내부마찰각,

변형계수,

포아송비, N값

밀도,

입도,

소성

함수비

주) 1) : 암석의 입도, 광물 조성, 공극 상태 등을 의미함.

지반조사의 내용은 설계 개념에 따라서도 달라질 수 있다. 즉, 재래식 터널 공법의 경우 지층

구성 상태만 아는 것으로 충분한 설계가 가능하였으나, NATM 등과 같이 정교한 해석을 토

대로 하는 최근의 설계 기법은 지반 자체의 자립성을 이용하는 경제적인 설계 개념을 도입하

므로 보다 정확한 지층 구성 상태 및 구체적이고 정밀한 지반의 공학적 특성에 관한 자료를

요한다. 이 경우 지반조사 계획 시 특히 다음 사항에 대해서 유의하여 검토할 필요가 있다.

(가) 원지반 자립성

숏크리트와 록볼트를 주요 지보재로 하는 경우 굴착 후 1차 숏크리트를 시공하여 그 기

능이 발휘될 때까지는 막장 정면이나 천단부 원지반의 자립성이 중요하다.

특히 현저한 파쇄대로 구성되어 있고 용수가 발생하는 경우나 가는 균열이 현저히 발달

된 이암(.岩, shale) 등은 대체로 원지반의 자립성이 좋지 않으므로 유의해야 한다.

(나) 터널 용수량 및 용수압

숏크리트 및 록볼트는 용수에 취약하다. 즉, 용수가 많으면 숏크리트가 떨어지는 현상이

현저히 증가하게 되고, 록볼트는 정착력이 현저히 저하한다.

터널의 용수량, 용수압이 문제가 되는 경우에는 수문 조사에 의한 터널 주변 전체의 지질

구조 및 지층의 투수성을 판단하는 외에 전기검층(電氣儉層) · 지하수 조사 등의 방법에

제9-1편 터널 본체

43

의하여 보다 상세한 대수층(帶水層)의 분포, 지하 수위, 원지반의 투수계수를 조사하여

대책을 수립해야 한다.

(다) 지반 활동(sliding) 및 편압이 작용하는 지형

노선 선정 시, 지반 활동 지대는 될 수 있으면 피해야 한다. 부득이하게 지반 활동 지대

내에 터널을 계획해야 하는 경우나 갱구 부근에 편압이 작용하는 지형에 대해서는, 지형

상의 특징을 지형도 · 항공사진 · 현지답사 등에 의하여 충분히 조사하고, 기존의 산사태

혹은 지반 활동 자료 등을 충분히 분석하여 그 피해가 없도록 해야 한다.

(라) 지보 패턴 결정을 위한 조사 시험

지반조사 결과는 특히 지보 패턴을 결정하는 기초 자료로도 이용하게 되는데, 표 3.4는

일반적으로 사용되는 지보 패턴에 따른 조사 · 시험 항목을 예시한 것이다.

<표 3.4> 지보 패턴 결정 방법에 따른 조사 · 시험 항목

항 목

지보 패턴의 결정 방법

표준 지보 패턴의

적 용

유사 조건에서의

설계 방법 적용

해석 방법의

적 용

암 석 종 류 ◎ ◎ ◎

원지반 탄성파 속도(Vp) ◎ ○

단 위 체 적 중 량() ○ ○ ◎

일 축 압 축 강 도(qu) ◎ ◎ ◎

변 형 계 수 ○ ◎

정 적 포 아 송 비() ◎ ◎

초 음 파 속 도(Vp) ○ ○

점 착 력(c) ○ ◎ ◎

내 부 마 찰 각() ○ ◎ ◎

측 압 계 수(K ) ○ ○

입 도 조 성 ◎

R Q D ○

점토 광물의 함유량 ○

점토 광물의 종류 ○

투수계수, 수위 ◎

침 수 붕 괴 도 ◎

N 값 ◎

함 수 비 ○

흡 수 율 ○

주) ◎ : 필요한 항목, ○ : 참고가 되는 항목

제4권 터널

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3.2.2 사전조사

사전조사는 계획 단계에서 부지나 노선 또는 구조물의 위치 선정을 위하여 실시하는 조사로서 넓은

범위를 대상으로 수행하며, 기존 자료조사, 인공위성 사진 분석, 항공사진 판독 및 분석, 현장 답사

등을 통해 개략적인 지반특성을 파악할 수 있도록 수행하며 필요 시에는 시추조사도 시행해야 한다.

자료 조사는 지반조사의 계획 및 상황 등을 판단하기 위한 모든 기존 자료를 수집하는데 그

목적이 있으며, 현장 답사는 기존 자료를 확인하고 개략 조사의 계획 수립에 필요한 사항을

확인하는 데 그 목적이 있다.

표 3.5는 자료 조사 및 현장 답사 시의 주요 조사 사항을 열거한 것이다.

<표 3.5> 기존 자료 조사 및 현장 답사 시의 주요 조사 사항

구 분 주 요 조 사 사 항

자

료

조

사

조사 목적의 파악 계획 터널의 종류 · 규모, 배치

조사 장소의 지형 구분 지형도, 항공사진에 의하여 저지대(삼각주·자연제방 등), 대지,

구릉지, 산지 등을 구분

샘 · 애추 · 산사태 지역(비탈면 불안정 지역)을 파악

지형 구분에 따른 지질,

토(암)질 분포의 파악

지질도, 주상도에 따른 지층(충적충·잔적층 등), 토(암)질 분포

상황 파악

지반의 공학적 성질 파악 주상도, 기존의 조사 및 공사 기록에 의한 흙의 물리적 · 역학적

특성과 지하수 상황 파악

현장

답사

현장의 지형, 노두 관찰과 간이 조사

에 의한 자료 조사 결과의 확인과 보완

터파기, 애추 등에 의하여 지층.암층 분포를 조사하고, 지하수 관찰

및 오거 보링 · 사운딩에 의한 간이 조사로 지반을 개략적으로 파악

하거나 인공.자연 비탈면도 관찰

(1) 기존 자료조사

기존 자료를 세밀히 조사 · 분석하여 사업계획 지역의 지형 · 지질조건 등을 개략적으로 파악

하여 원활한 현지답사 계획을 준비하고 후속 조사계획을 수립하는데 참고한다. 기존 자료조사

는 주로 항공사진, 인공위성사진, 지형도, 고지형도, 지질도, 지하매설도, 터널지역을 포함한

광역조사자료 등으로부터 정보를 얻도록 해야 한다. 지질도는 1/50,000 축척 또는 1/25,000

축척을 활용하여 조사 전에 지질 정보를 얻도록 한다. 자료조사는 지형도, 지질도, 지하수 개

발현황, 지하매설물도, 기존 구조물 도면, 터널 주변 지역의 재해 이력, 폐광 및 지반공동 현

황 등의 자료를 수집하여 지형과 지반 및 입지 여건과 관련된 사항을 파악할 수 있도록 해야

한다.

제9-1편 터널 본체

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(2) 현장답사

야외조사를 통하여 지형이나 지질 및 지반상태를 확인하거나 지역 주민들과의 청문을 통하여

과거의 지형변화 등에 대한 정보를 입수하여 조사자료에서 나타난 사항을 확인하고 도상 계

획에 참고할 수 있도록 해야 하며, 조사 수행에 영향을 줄 수 있는 제반 현장여건을 확인하여

원활한 본 조사계획을 수립할 수 있도록 해야 한다. 따라서, 현장답사는 반드시 경험 있는

관련기술자에 의하여 이루어져야 한다. 현장답사의 결과는 정리하여 계획 및 설계에 반영할

수 있도록 해야 하며, 이미 계획된 사항에 대해서는 문제점을 파악하여 수정하거나 보완할

수 있도록 해야 한다. 필요 시에는 삽 또는 핸드오거 등의 간단한 조사장비를 이용하여 지역

전반에 걸친 개략적인 지반조건을 조사하고 시추계획에 반영해야 한다. 현장답사 시 조사해

야 할 주요 내용은 지형, 지질구조, 지표수 및 지하수, 인근 구조물 유지 상태, 지하매설물,

조사위치, 장비 이동통로, 잠재오염원, 민가 및 보안시설물, 원지반 유해물질(비소, 황철석,

석면 등) 등이 있으며 관찰할 사항은 표 3.6과 같다.

<표 3.6> 현장 답사 시 관찰할 사항

대상 구분 주 요 관 찰 사 항

지형 변화

옛 제방 흔적과 범위 및 수로, 철도, 쌓기 매립 등의 토공 흔적이나 상태, 산사태지형을

표시하는 지역에서는 그 활동 흔적이나 범위

지표수 및 지하수

용출수, 우물의 수위와 그의 계절적 변동, 피압지하수의 유무, 호우, 강설 시 등의 저수,

배수의 상태

인근 구조물

유지상태

도로 및 철도의 제방, 교대 및 교각, 기타 중요 구조물의 침하 균열이나 경사도,

굴곡 등의 변상 유무

지하매설물

상하수도, 가스관, 통신 및 전력케이블, 지하철, 지하도, 공사 현장 부근에 있는 경우는

그 영향의 정도, 건물 기초 등

수송로 트럭 · 중차량의 출입제한 유무, 도로의 교통상황, 소음, 진동, 공해 등

조사 위치 및 장비

이동통로

지반조사 항목별 조사 실시 위치와 대형장비의 이동 가능한 경로 등

3.2.3 지반조사

지반조사는 기본설계 단계에서의 개략 조사와 실시설계 단계에서의 정밀조사로 구분되며, 부지나 노

선 또는 구조물의 위치가 결정된 후 지층의 분포, 지질 구조, 공학적인 특성 등 설계 정수를 파악하기

위하여 수행하는 조사로서, 지표지질조사 · 지구물리탐사 · 시추조사 · 현장시험 · 실내시험 등을 포함

하며, 터널 현황 등을 고려하여 조사 및 시험의 진행 방법이나 중점 조사 사항을 다르게 할 수 있다.

제4권 터널

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지질조사 및 시험은 개략 지반 조사나 정밀 조사 단계에서 핵심적인 부분으로 예상되는 지

질 및 지반(암반) 공학적 문제점을 도출하고, 이에 대한 조사의 방법 · 위치 · 수량을 계획하

고 실시하는 것이다.

1차 조사

(개략 조사)

지표 조사 지형 관찰

2차 조사 지표 지질 조사

(상세 조사)

시료 채취

보완 조사

지하 조사 물리 탐사

시추 및 시료 채취

원위치 역학 시험 실내 시험

<그림 3.3> 조사 및 시험의 중요 구성

조사 및 시험 내용은 그림 3.3과 같이 조사 단계별로 수량 및 정도의 차이만 있을 뿐 거의

같은 방법이 사용되며, 터널 구간에 적용되는 일반적인 조사 항목 및 수량을 표 3.7에 나타

내었다.

산악지 터널에서의 시추공 간격은 지형 조건 및 장비 접근성 등을 고려하여 증감이 가능하

며, 지층구성이 특이하거나 변화가 심한 구간의 경우 추가 조사 여부를 검토해야 한다.

<표 3.7> 터널부 토질조사 기준

조사 항목 조사 빈도 심 도 비 고

시추조사

. 입.출구부(행선별)

연직 : 2개소, 수평 : 1개소 . 본선부 : 물리탐사 결과반영

. 연직 : 계획고하 2 m . 수평 : 입 . 출구부

50 m

저토피, 암종변화구간,

저비저항 이상대 구간

시추조사 추가반영

탄성파탐사

터널 개소당 입 . 출구부 및

저토피부 등 필요한 구간

측점간격 5 m 이내

입출구부 격자형 탐사 및

크로스홀테스트 실시

전기비저항탐사 터널 전 연장(양방향) 측점간격 20 m 이내 가탐심도 250 m 이하

전자탐사 터널 전 연장(일방향) 가탐심도 250 m 이상

Cross Hole Test 터널 입 · 출구부 (내진설계 관련)

Down Hole Test

변경 가능

암반수압시험

터널 내 용출수산정에 필요한

시추조사 위치

화상정보시험 터널 개소 당 입 · 출구부 각각 2개소 암반구간 흙깎기부 기준 준용

제9-1편 터널 본체

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(1) 지표지질조사

지표지질조사는 지형, 토질, 지질 구조, 암상과 지층, 지하수 등의 종류, 분포 및 상태 등을

파악하여 기 실시된 조사의 보완 자료로 활용할 수 있도록 수행해야 한다.

일반적으로 지표지질조사를 목적으로 하는 항공사진 판독은 1:10,000 이상의 축적으로 촬영

된 항공사진의 이용을 원칙으로 하며, 인공위성 사진인 경우에는 별도의 제한이 없다. 지표지

질조사에 이용되는 지형도의 축척은 1:5,000을 기본지형도로 함을 원칙으로 하되, 지질 분

포의 복잡성에 따라 축척은 조정하여 사용할 수 있다.

지표지질조사는 터널공사에 제한 조건으로 작용하는 층리, 절리, 습곡, 단층 및 파쇄대 등과

같은 지질구조, 지표에서 관찰되는 공동, 암종 분포 등과 같은 지질 특성을 파악하고 필요

시 물리탐사 결과와 비교 · 분석하여 큰 축적의 지질도를 1차적으로 작성한 후 본 조사의 효

율적 계획 수립에 반영해야 한다.

1차적으로 작성된 지질도는 본 조사의 시추조사, 시험 결과 및 물리탐사 결과와 비교 · 분석하

여 지질 구조의 특성을 보완하고, 표층 지반 · 암질 · 지하 공동 · 암종 경계 · 지하수 등의 사항

을 표시한 지질평면도, 지질종단면도 등을 최종적으로 작성하여 터널 설계에 반영해야 한다.

(가) 흐름도

문헌 및 설계분석 . 기존 논문 확인 단층과의 비교분석 . 기 수행 설계자료와의 비교분석

.

격자망 구성

(100 m×100 m) . 터널 중심으로 좌우 500 m

.

개략 답사 후

구간 및 루트설정 .

노두 전수조사

단층 추적조사

. 절리방향 예측, 테일러스 등 취약구간 확인 . 단층대 방향, 폭, 연장성 확인 .

정밀지질도 작성 . 새로운 단층대, 세부적인 암종 분포도 작성

.

터널에 미치는 영향

검토 및 종합분석

. 지표지질조사 결과, 탐사 이상대 및 막장관찰도의 연계

분석실시 . 막장평가 RMR과의 상관성 재도출

제4권 터널

48

(나) 지표지질조사 항목

구 분 세 부 조 사 항 목

표층 지반

표토, 풍화토, 퇴적물의 종류(하상 퇴적물, 선상지 퇴적물, 단구 퇴적물, 붕괴 퇴적물, 화산 분

출물)등의 분포 상태 및 구성 물질, 두께, 고결 정도, 함수 상태, 투수성, 유동성 등

노두 암석의 종류, 입도, 조암광물과 배열, 공극 상태, 변성도 및 풍화도, 층리.엽리 등

지질 구조 지질 분포, 지층의 성층 상태, 주향과 경사, 절리, 습곡, 단층, 파쇄대, 변질대 등

지표수 지표수의 유하 상태, 수온, 수질, 용수 상황 등

지열, 온천 고지열대, 온천 용출 등

지하 공동 자연 공동(석회동굴 등), 광산 갱도, 폐광 등의 과거 갱도

(2) 물리탐사

지구물리탐사를 적용할 때에는 암종의 특성, 불연속면의 위치 및 방향, 조성 물질 등의 지질

특성과 지하수, 지장물 등 주변 여건을 고려하여 목적에 맞는 탐사법을 적용해야 한다.

지구물리탐사의 결과는 현장 측정자료, 자료의 전산처리 결과 및 최종 해석 결과로 나타내어

야 하며, 사용장비명, 측선 및 측점의 위치도와 현장 탐사 시 특기사항의 자세한 서술이 포함

되어야 한다. 또한 탐사 결과를 해석한 단면은 탐사자료를 기초로 해석한 기반암의 분포, 연

약대 또는 파쇄대의 발달 정도 등 도식적 또는 서술적 해석 결과가 첨부되어 설계 및 시공에

유용한 정보를 제공할 수 있어야 하며, 시추 결과 또는 지질조사 결과와의 비교 · 해석이 포

함되어야 한다.

물리탐사 결과의 해석은 실효성 있는 가탐심도 범위 내에서 시행되어야 하며, 해석 결과 이

상대가 나타날 경우 보완조사를 시행하여 이상대의 특성과 규모를 파악한 후 암반 분류 및

지보패턴 설계에 반영되도록 해야 한다. 설계 단계에서 보완 조사가 곤란할 경우 공사 중에

시행될 수 있는 조사방법을 제시하고, 그 결과에 따라 지보패턴이 결정되도록 해야 한다.

지구물리검층 시에는 지질학적, 수문지질학적, 지반공학적 특성과 연계하여 구성 암석, 균열

상태(Fracturing), 지하수 요동과 물리적.화학적 성질 등의 지반 정보를 얻을 수 있도록 해

야 한다.

지구물리검층자료는 해석에 용이할 수 있도록 조밀하게 측정해야 하며, 지구물리검층 시에는

측정 자료의 질을 유지할 수 있도록 안정적인 측정시스템을 적용해야 한다.

다음 표 3.8은 조사 대상 지질특성들에 따른 각 물리탐사 방법들의 적용성을 요약한 것이다.

제9-1편 터널 본체

49

<표 3.8> 조사 대상 지질특성에 따른 물리탐사 방법의 적용성

지구물리탐사종류

(방법)

지 질 특 성

광물

종류 및

특성

암석

종류 및

특성

불균질대

의 위치

불균질대

의 방향

불균질대

의 크기

불균질대

의 간격

불균질대의

조성물질

암질 밀도

중력탐사(육상/항공) ○ ○ ● ○ ○ ●

자력탐사(육상/항공) ○ ○ ● ● ● ○ ●

전기비저항탐사 ○ ● ○ ● ○ ○ ○

전자탐사(지표) ○ ● ○ ● ○ ○

탄성파 굴절법 탐사 ○ ● ○ ● ○

탄성파 반사법 탐사 ○ ● ○ ● ● ○ ○

주) 1) ● : 물리탐사 방법이 직접적으로 적용되는 대상 특성

2) ○ : 2차적으로 적용 가능하거나 특수한 환경에서 적용 가능한 대상 특성

(가) 탄성파 탐사

탄성파 탐사는 노선선정, 지하수 탐사 등 광범위한 지역의 개략 탐사에 유효하며, 시추조

사와 보완하여 분석하는 것이 좋다. 터널 개소 당 입 · 출구부 및 횡방향으로 필요한 연장

에 대해 수행할 수 있다. 터널 갱구부, 깎기부 구간에 민원 및 현장 여건상 장비 진입이

곤란하거나 시추조사를 시행할 수 없는 경우에는 지층 파악 및 비탈면 안정성 해석 등의

기초 자료가 되는 지반상태를 파악하기 위하여 탄성파 탐사 시행이 필요하다. 터널 입

· 출구부는 지형 및 지질의 변화가 많은 구간이므로 격자상으로 실시한다. 탄성파 탐사

를 수행할 경우에는 전파 속도로부터 지층의 두께, 종류, 상대적인 지반강도 등에 관한

정보를 얻을 수 있도록 해야 한다. 탄성파 탐사에는 굴절법과 반사법의 두 종류가 있으

며, 터널의 조사에는 일반적으로 굴절법에 의한 종파(P파)측정이 행해진다.

탄성파 탐사는 지층의 동탄성적 성질(動彈性的 性質)의 차이에 따라 지진파의 전달 속도

가 다른 특성을 이용하여 지층 상태를 판별하는 것이다. 동시에 지층의 탄성파 전달 속도

는 지층의 물리적 강도에 비례하므로, 탄성파 속도로부터 지층의 고결 정도 · 균열 정도

· 풍화 정도 · 변질 정도 등을 추정하여 지층의 지반 · 토질 공학적 강도를 수치적으로 구

할 수 있다.

이 때문에 터널의 지질 조사에서는 탄성파 탐사가 실시되는 일이 매우 많으며, 그 해석

법, 탄성파 속도와 지질 상황과의 관계 등에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 그러나

제4권 터널

50

이 조사법은 다음에 열거하는 지질 조건에서는 실제와 다른 정보가 얻어지는 경우가 있

으므로, 다른 조사법과 병용하는 등의 신중한 고려가 필요하다.

① 미고결 모래 자갈층 등이 혼입되어 암질의 변화가 극히 현저한 지역

② 사문암 지대와 같이 탄성파 속도가 반드시 암반의 성질과 일치하지 않는 지역

또한 탄성파 탐사는 다음과 같은 사항으로 인하여 해석상의 어려움이 있으므로 암석 자

료, 지질 답사, 시추 조사 등의 다른 지질 조사 결과를 참조하여 분석해야 한다.

① 서로 다른 지층이지만 속도가 거의 같은 경우의 지층의 구분

② 주시 곡선에 나타나지 않는 속도층(速度層)이 존재하는 경우

③ 측선 가까이에 이와 거의 평행하게 빠른 속도층이 존재하는 경우의 측선 하의 실제

속도

④ 파쇄대나 연약층 등이 완만한 경사를 이루는 경우의 경사각

⑤ 단층이나 암맥 등의 경사각

⑥ 저속도 삽입층(低速度 揷入層)의 존재

⑦ 포화, 함수되어 있는 경우의 지층의 판별

⑧ 초기값의 읽기, 기진 시각(起振 時刻), 중간층이나 기반층의 속도값, 지형의 복잡성 등

에 의한 심도 계산상의 오차(최대 10 ~ 20%)

⑨ 지형, 기반면의 급경사에 의하여 생기는 속도값의 보정

⑩ 이방성(異方性) 특성을 갖는 지층의 속도값의 계산 및 속도와 암석 강도와의 관계

(나) 전기 탐사

전기 탐사는 지반의 전기적 성질이 서로 다른 특성을 이용하여 지하 구조를 조사하는 방

법으로, 비저항법 · 자연전위법 · 강제분극법 · 전자기법 등이 있으나 지반탐사에는 비저

항법을 가장 많이 이용한다. 전기비저항탐사를 수행할 경우에는 지층의 특성 및 지하수

의 영향 등을 고려하여 해석해야 한다. 전기비저항탐사는 심도 약 250 m 이내에서 정밀

도가 높으나, 그 이상의 심도에서는 정밀도가 매우 떨어진다.

(다) 전자 탐사

전자 탐사는 자연적 또는 인위적으로 지반에 가해진 전자기장에 의해 유도되는 전류에

의한 2차장 또는 합성장을 측정하여 지하의 전기전도도 분포를 파악하여 지층을 조사 하

제9-1편 터널 본체

51

는 방법으로서, 크게 주파수 영역 탐사와 시간 영역 탐사로 나눌 수 있다. 주파수 영역

탐사는 송신주파수에 따라 전자기장의 진폭 및 위상 성분 또는 동상 및 이상 성분을 측

정하며, 시간 영역 탐사는 2차장을 지연 시간대별로 측정한다. 가탐심도 250 m 이상 구

간에 적용한다.

(라) 지표레이다(GPR)탐사

지하에 묻혀있는 대상체를 찾아내거나 지하에 존재하는 불균질대 또는 파쇄대 등의 지질

학적 구조를 규명하는데 사용할 수 있다.

(마) 시추공 내 탐사법

시추공 내 탐사를 실시하여 지질학적, 수문지질학적, 지반공학적 특성과 연계하여 구성

암석, 단열상태(fracturing), 지하수 유동과 물리적 · 화학적 성질 등의 지반 정보를 얻을

수 있도록 해야 한다.

① 시추공 영상촬영법

시추공 영상촬영 시스템은 가시광선을 이용하여 공벽의 이미지를 획득하는 시추공 내

탐사기법으로, 시추공 내의 불연속면의 위치 및 형상, 주향 · 경사의 판정, 공벽의 팽

창 및 붕괴 상황, 파쇄대의 위치 등을 파악할 수 있다.

시추공 텔레뷰어 탐사는 공벽에 초음파(주파수 약 1MHz)빔을 주사하여 공벽에서 반

사되는 초음파의 진폭 및 주시를 분석하여 불연속면의 위치 및 방향, 파쇄대의 위치

와 진폭을 통해 상대적인 암석 강도를 추정한다.

② 시추 공간 탄성파 탐사

시추 공간(crosshole) 탄성파 탐사는 두 개의 시추공을 이용하여 시추 공간을 전파하

는 횡파(S파) 전파시간으로부터 시추공과 시추공사이의 횡파 평균 속도를 심도별로

측정 하는 탐사법이다. 이 방법은 시추공과 시추공사이의 수평적인 속도 변화를 측정

할 수 있다는 장점이 있다. 측정 간격은 탐사 목적 및 현지 암반의 상태 등에 따라

적절히 설정해야 한다. 또한 공곡(孔曲) 측정을 필수적으로 수행하여 송.수신기간 거

리를 정확히 산출해야 한다. 다운홀(downhole)탐사는 단일 시추공에 의해 탄성파를

이용하여 수진기와 발진기를 함께 설치하여 지층을 분석하는 방법이다.

③ 토모그래피(tomography) 탐사

토모그래피탐사는 의학계의 CT(computer Tomography) 기법을 적용한 시추공 탐

제4권 터널

52

사방법으로 두 개 시추공 사이의 가장 정밀한 지구물리적인 정보를 얻을 수 있는 탐

사방법이다. 측정하는 물성에 따라 탄성파 토모그래 탐사, 레이다 토모그래피 탐사,

전기비저항 토모그래피가 있다.

(사) 기 타

이 밖에 자장 탐사법은 조사 면적에 대한 자기장의 강도를 측정, 이를 지도에 정리하고,

이로부터 지층 상태 · 폐동굴 · sinkhole 등의 지반 특이성을 조사할 수 있다. 또, 방사능

동위 원소를 이용하여 지층 구성 상태를 파악하는 방법으로 주로 밀도 검층 및 수분 검층

에 유효하다.

(3) 시추조사 및 시료 채취

(가) 시추 조사

터널 계획 구간 내의 지반에 대한 지반 종류, 지질 구조, 공학적 성질, 절리 분포, 지층의

구성과 지하수위를 파악하고, 흐트러진 또는 흐트러지지 않은 시료를 채취하며, 현장 시

험을 수행하기 위하여 시추 조사를 실시한다.

① 시추 종류

시추는 원칙적으로 NX규격(코어 직경 54 mm) 이상의 이중 코어 배럴을 사용하여

실시하며, 풍화대나 파쇄대 등에서는 코어의 회수율을 높이고 원상태의 시료를 채취

하기 위하여 삼중 코어 배럴이나 D-3 샘플러 등을 사용할 수 있다. 대심도(200 m

이상)의 경우 NQ 규격의 와이어라인(W.L)공법 등 효율적 공법의 적용도 가능하다.

시추 조사는 암반의 상태 확인과 더불어 실내시험용 시료 채취의 목적도 있으므로 코

어 직경은 암석 시험이 가능한 50 mm 이상이 되도록 한다.

② 시추 방법 및 간격

터널 입 · 출구부 시추 조사는 터널 갱구별 각각 2개소, 수평 또는 경사 시추조사를

실시하며, 본선부에 대해서는 1 km 미만의 경우 1개소, 1 km 이상의 경우 2개소 이

상을 시행하는 것을 원칙으로 하되, 현장 여건, 지반 특성 등을 감안하여 탄력적으로

적용이 가능하다. 즉, 파쇄대 등 지질이상대 구간은 시추 간격 축소 등을 통한 정밀

조사를 시행하도록 한다. 또한, 전기비저항탐사, 전자탐사 등의 물리탐사를 선수행하

여 그 결과를 이용하여 저토피, 파쇄대, 터널 내 용출수 산정에 필요한 적정 조사 위

치 및 수량에 대해 시추 조사 계획을 수립하여 시행해야 한다.

제9-1편 터널 본체

53

터널 입 · 출구부 및 저토피 구간은 가능한 수직 시추를 시행하고, 수직 시추 불가 시

에는 수평 또는 경사 시추 등 조사 방안을 마련해야 한다.

시추 장비의 진입이 곤란하거나 환경 훼손(백두대간, 녹지 8등급, 생태자연도 1등급

등) 등의 사유로 시추 조사가 어려울 때에는 감독원의 검토 및 확인을 통해 현장여건

별 시추조사 가능 여부, 최근 접점 시추 또는 경사 시추 등의 시추 조사 계획을 수립

해야 한다.

시추 조사 불가구간이 1 km 이상 또는 지질이상대가 예상되는 구간은 헬기 활용에

의한 조사 방안(심도, 공수, 비용 등)을 검토할 수 있다. 설계 시 조사를 못한 구간에

대해서는 조사 불가 사유를 명시하고 시공 중 보완 조사 계획 및 분석 내용을 반영해

야 한다.

③ 시추 심도 및 지하 수위 측정

시추 심도는 원칙적으로 계획고 아래 2 m까지 실시하되, 폐갱 및 석회암 공동구의

확인, 지질 구조 파악 등의 특정한 목적을 위하여 필요한 경우 시추 심도를 증가할

수 있다. 수평 또는 경사 시추의 경우에는 50 m를 기준으로 하되 현장여건에 따라

증감할 수 있다.

시추공의 지하 수위 측정은 시추 후 24시간 후에 실시해야 하며, 필요 시 72시간 경

과 후에 측정하여 안정된 수위를 산정한다.

④ 시추공 폐쇄

시추 조사 후 감독원의 심도 확인을 받기 전까지는 캡(Cap) 등을 씌워 보호 조치하고,

심도 확인 후 폐공 처리 방안에 따라 폐공을 포함한 원상 복구를 실시해야 한다. 특히,

시추 조사 후 원상 복구 완료 여부에 대하여 감독원의 확인을 반드시 받아야 한다.

공사 중 지하수의 추적 조사를 위한 시추공은 별도 계획을 수립하여 보존하여 공사

기간 중에 계속 조사하는데 활용할 수 있다.

(나) 시료 채취

코어 채취는 시추에서 가장 중요한 사항이며, 채취율은 기계 · 기구의 양호한 상태, 작업

원의 숙련도에 따라 크게 좌우되므로 시추의 계획 · 시공에 있어서는 특히 주의해야 한다.

특히 파쇄대나 함수된 모래 자갈층 등의 지질에서 코어 채취는 매우 곤란하지만, 이와

같은 부분은 오히려 코어 채취를 필요로 하는 곳이다. 이 경우에는 무수굴착(無水掘鑿),

2중 코어튜브(double core tube)의 사용, 1회 천공 길이의 단축 등으로 코어 채취율의

제4권 터널

54

향상이 도모되지만 이와 같은 노력을 하더라도 코어 채취율이 좋지 않을 경우에는 그 원

인을 알아내어 재검토해야 한다.

일반적으로 코어 채취율은 암질에 관계되나 전술한 바와 같이 그 밖의 요인에도 크게 영

향을 받으므로 코어 채취율에 의해서만 암반을 평가하는 것은 위험이 따른다. 그러므로

채취율에 의한 암석 평가와 함께 RQD 표시에 의한 평가를 반드시 시행하는 것이 바람직

하다. RQD(Rock Quality Designation)란 천공 길이에 대한 100 mm 이상 코어의 누

계 길이 비율을 백분율로 표시한 것이다.

(다) 시추 성과의 정리

시추 조사 결과는 일정한 양식의 시추주상도에 정리해야 하며, 지층 설명은 색조, N치,

강도, 풍화도, 균열상태, 암석명, TCR(Total Core Recovery), RQD(Rock Quality

Designation) 등을 포함하여 상세하게 기록하고, 시추주상도와 물리탐사 등 기타 자료

를 참고하여 터널 구간의 지질단면도를 작성해야 한다. 지표지질조사를 수행한 지질전문

가가 시추 코어를 관찰, 기재하여 지표 노두에서 확인되지 않은 지중 지질특성을 파악하

고, 이를 터널 구간 지질단면도에 반영해야 한다.

채취된 시료는 일정한 규격의 시료병이나 시료상자에 정리해야 한다. 시료상자에 정리된

시추코어는 암석시험용 시료 선정 전에 암석의 색조, 상태, 절리 등의 관찰이 용이하도록

직상부에 물을 뿌린 후 천연색으로 촬영하여 사진첩에 정리해야 하며, 대표적인 것은 지

반조사 보고서에도 수록해야 한다.

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깎기부 및 터널부 시추주상도

사업명 시추공법 조사일

발주처 위 치 표 고

굴진 심도 m 시추방법 시추자 지하수위 GL(-) - m

케이싱심도 m 시 추 기 작성자 시추공경

심

도

(m)

표

고

(m)

두

께

(m)

주

상

도

시

료

표준

관입

시험

기 술

암질 절리간격

비

고

T

C

R

(%)

R

Q

D

(%)

D S

형

상

cm

최

대

최

소

평

균

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

<그림 3.4> 시추주상도의 일반적인 예

제4권 터널

56

(4) 현장 시험

자연 상태의 현장 지반특성을 파악하기 위한 현장 시험은 시추공 내 또는 시험터널 내에서

실시하는데 얻고자 하는 지반 특성의 종류와 대상 지반에서의 적용성을 검토하여 시험 항목

과 수량 계획을 수립하여 수행해야 한다.

(가) 표준관입시험

표준관입시험은 KS F 2307 규정에 따른 시험방법에 따라 실시해야 한다. 시험 회수는

지층이 변할 때마다 또는 동일층이라도 1.0 m 깊이마다 1회씩 실시해야 하며, N치가 50

회에 도달하더라도 관입깊이가 30 cm 미만일 때는 타격을 중지하고, 그때의 관입 깊이

와 타격 회수를 기록해야 한다.

표준관입시험 시 낙하 방법은 자동낙하법으로 실시하고, 자동기록장치의 사용을 원칙으

로 한다.

(나) 현장투수시험

토사층에서의 현장투수시험은 투수계수를 파악하기 위하여 정수두(constant head) 또

는 변수두(falling head) 시험법으로 현장투수시험을 시행해야 하며, 주입수는 탁도가 낮

은 맑은 물을 사용해야 한다.

(다) 수압시험

수압시험은 암반층에서 투수계수 측정을 위한 시험으로 더블 팩커 사용을 원칙으로 하며,

시험단위 길이는 3.0 m를 기준으로 하되 현장 조건에 따라 조정할 수 있다. 주수량 측정

은 주수율이 일정하게 된 후 시행하며, 각 단계별로 압력부하시간은 10분 이상 되어야

하며, 각 측정 시간은 1분 간격으로 한다.

(라) 공내재하시험

공내재하시험은 주로 연암 및 경암층의 공학적 특성을 파악하고 설계에 필요한 입력자료

인 지반의 변형계수를 측정하기 위하여 시추공 내에서 실시한다. 시험은 지반 강성에 적

합한 허용 압력을 가지는 시험기로 수행해야 한다. 시추공 내에 시험기를 삽입하여 유압

이나 수압을 사용, 공벽에 압력을 가한 후 시험기 내부에 장착되어 있는 공경 측정장치를

사용하여 압력 증가에 따른 공경의 변화 정도, 즉 지반변위량을 측정한다.

압력 조건은 다단계로 하여 반복 시험하는 것을 원칙으로 하며, 풍화대 및 연암층에서는

제9-1편 터널 본체

57

<표 3.9> 시추공을 이용한 원위치 시험법

시험의

종류

이용도 조사에서 판명되는 것 문 제 점

속도 검층 ◎

지반의 경연·풍화·파쇄 상태·지상

탄성파 탐사와의 대비

화약류 취급 책임자, 발파사의 자격 필요

(발파를 사용할 때)

반사 검층 △ 암반의 갈라진 틈의 상태·풍화·파쇄 상태

케이싱이 있으면 측정 불능, 미고결 지반

에는 부적당

방사능 검층 △ 함수비·밀도·지층의 대비 및 구분

방사성 물질의 취급이 쉽지 않다.

모래 자갈층에 다소 부적당

전기 검층 △

대수층이나 파쇄대의 분포 지층의 대비

및 구분

케이싱이 있으면 측정 불능

온도 검층 △ 지열 분포.용수 지점

표준관입

시 험

◎ 지반의 변형계수·내부 마찰각 미고결 층에만 적용

공내 횡방향

재하 시험

△ 지반의 변형계수

공벽변형

측 정

△ 활동면의 위치

용수압 측정 △ 지반의 투수계수

파쇄 부분이나 미고결 층은 기계 설치가

불가능한 경우가 있음

양수 시험 ○ 지반의 투수계수, 저류계수, 영향권 대구경(300 mm 정도)의 시추 필요

지하수위

측 정

◎ 지하수위의 변동

이수(泥水) 등의 영향으로 바른 지하

수위를 표시하지 않는 경우가 있음

주) 1) ◎ : 잘 이용되는 시험법

2) ○ : 보통 정도로 이용되는 시험법

3) △ : 특수한 경우에 이용되는 시험법

각 압력 단계에서의 크립 변형을 파악하기 위하여 15 · 30 · 60 · 120초 간격으로 측정한

다. 공벽에 가한 압력과 지반의 변위량에 따른 압력-변위량 곡선을 작성하여 지반의 변형

계수를 산출해야 한다.

(마) 초기응력 측정

현지 암반 내에 초기응력(in-situ stress)의 크기와 방향은 터널 굴착공사에 영향을 미칠

수 있어 공사의 규모나 지역 및 지질구조 특성상 초기 응력을 구할 필요가 있을 경우에는

지반 상태를 감안하여 응력개방법, 응력보상법, 수압파쇄법, 공내재하시험에 의한 방법

등을 활용하여 측정해야 한다. 현지 암반 응력의 측정 결과는 수치 해석의 입력자료로

활용하여 터널의 안정성을 검토해야 한다.

제4권 터널

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(5) 실내시험

실내시험은 지반조건, 터널의 규모나 길이, 지형의 변화, 지질구조 등을 감안하여 적절한 시

험방법을 선정해야 한다. 실내시험은 원칙적으로 한국산업규격(KS) 및 국토교통부 발행 기술

지도서에 제시된 시험방법에 따라서 수행해야 한다. 단, 동 규격에 명시되지 아니한 시험은

국제적으로 인정되는 시험방법을 준용할 수 있다.

암석시험은 채취된 암석 시료의 공학적 특성과 설계 정수를 결정하기 위하여 수행하며, 시료

의 제작 및 시험 방법은 국제암반역학회(ISRM, International Society for Rock Mechanics)

에서 권장하는 시험 방법 등 국제적으로 공인된 방법을 적용해야 한다.

실내시험은 설계, 시공 및 유지관리의 기초자료로 정확성을 요하므로 자격을 가진 자가 시험

기준에 따라 수행한다. 실내시험 중 물리시험은 시추공 1개소마다 적어도 3개 이상의 시료를

채취하여 수행하며, 역학시험은 조사 목적에 따라 시험 항목을 선정하여 행한다. 특히, 암석

의 경우 풍화, 균열상태, 방향성, 함수상태를 고려하여 시험한다. 조사 목적에 따른 실내시험

항목들은 표 3.10과 같다.

표 3.10은 조사 목적에 따른 대표적 실내 시험법을 요약한 것이다.

<표 3.10> 조사 목적에 따른 실내 시험법

조사목적

시험항목

기계굴착의

적부

굴 이

착 용

골 여

재 부

버력의

탄 대 암

성 비 반

파 에 의

탐

사 의 평

와 한 가

미고결층투수성

대수층

구분

산사태발생

유무

팽창성지반

여부 유사현상

유무

가연성개스

유무

산소결핍

유무

관련

규정

비 중 ● ○ ○ ○ KS F 2518

함수율, 흡수율 ● KS F 2518

압 축 강 도 ● ○ ● ● KS F 2519

인 장 강 도 ○ ○ -

경 도 ● JIS Z 2246

마 모 율 ● ○ KS F 2508

안 정 성 ○ KS F 2507

탄 성 파 속 도 ● ● -

포아송비,탄성계수 ○ ○ -

투 수 계 수 ● ● ○ -

입 도 분 포 ○ ● ● KS F 2502

팽 창 성 ● ○ ○ -

광 물 조 성 ● ○ ○ ○ -

개 스 함 유 율 ● ○ -

수 질 ● ○ ○ -

주) ● : 특히 유효한 시험법

○ : 실시하는 편이 좋은 시험법

제9-1편 터널 본체

59

3.2.4 시험공 조사

특수한 지반 조건을 직접 확인하거나 설계 및 시공 계획의 검토를 위하여 필요한 경우 또는 중요 지질

조건의 확인 판정을 요하는 경우에는 시험공을 굴착하여 목적에 따른 조사·관찰·시험 등을 수행해야

한다.

원지반 상태의 확인, 중요 지질 조건의 판정을 위한 상세한 자료를 얻을 필요가 있을 때에는

시험공을 굴착하여 관찰 · 시험 등의 조사를 수행할 수가 있다.

시험공의 위치 · 길이 · 단면 · 굴착 방법 · 조사 항목 등은 목적, 정밀도에 따라 결정해야 한

다. 조사 항목은 다음과 같으며, 목적에 따라 필요한 항목을 선정하여 조사한다.

. 시험공 내의 정밀 지질 상태 . 시험공 내의 탄성파 속도

. 용수량, 용수압 및 투수계수 . 지내력(地耐力)

. 전단 강도 . 지압(地壓)

. 지보공의 변위량 . 지표의 움직임

. 발파 진동 . 암석 시료 채취

3.2.5 시험터널 조사

특수한 지반 상태를 직접 확인할 필요가 있거나 특정의 원위치 시험을 실시할 필요가 있을 때에는 시

험터널을 굴착하여 조사할 수 있다.

시험터널 내에서 각종 원위치시험이나 계측을 실시할 경우 및 시료를 채취할 경우에는 원지

반의 교란을 최소화해야 한다.

시험터널 조사 시에는 터널의 지질도를 작성하여 종합 분석에 참고해야 한다.

3.2.6 시공 중 보완조사

시공 중 보완조사는 조사 결과에서 나타난 지반의 문제점과 설계 당시의 사회적 제약 또는 민원 발생

으로 실시하지 못한 조사 및 시공 중 발생한 문제점에 대하여 추가 조사를 계획하여 실시해야 한다.

제4권 터널

60

시공 중 보완조사는 예비 조사와 본 조사 단계에서 민원 등 부득이한 이유나 기술적 한계

등으로 인하여 충분한 조사가 시행되지 못한 경우, 또는 시공 중 지반 변화가 예상되어 추가

조사가 필요한 경우에 실시해야 하며, 현장 여건을 고려하여 필요한 지반 정보가 얻어질 수

있도록 조사항목을 선정해야 한다.

시공 중 보완조사의 목적은 굴진면 전방과 굴진면 주변의 지반 상태를 파악하는 데 있으며,

시공 중 관찰되는 노출된 지반상태를 분석하여 예기치 않았던 지반 변화나 시공 중의 계측

결과가 이상치를 보일 경우 반드시 필요한 추가 조사 및 시험을 실시해야 한다.

시공 중 보완조사는 일상적으로 굴진면 지질 매핑(Geological mapping)이 시행되어야 하

며, 필요한 경우 감지공 천공(Feeler hole), 수평 시추 및 터널 내 물리탐사 등을 통하여 굴

진면 전방에 대한 지질 특성을 조사할 수 있다. 경암반 터널의 록볼트를 포함한 지보패턴 변

경은 지질 매핑 등 시공 중 보완조사 결과에 따라야 하며, 필요 시 굴진면 전방 조사를 통하

여 보조공법 적용 여부를 판단하는 등 사전 공사 준비를 위한 자료로 제공되어야 한다.

3.2.7 취약 구간 지반조사 방안

(1) 터널 갱구부

터널 갱구부는 갱구의 위치 선정 및 시공 공법을 선정하기 위해 지층을 상세하게 분석해야

한다. 갱구부는 주변 지형 현황, 지층 상태 등을 상세하게 분석하여 결과를 설계에 반영해야

한다.

갱구부는 일반적으로 터널 직경의 1 ~ 2배 정도의 범위 또는 터널 직경 1.5배 이상의 토피가

확보되는 범위로 정의하고 있다. 갱구부는 터널의 시종점 위치를 결정하는 갱구 위치를 선정

하고, 시공공법을 결정하기 위한 지형 및 지층에 대한 상세한 지반현황을 파악해야 한다. 터

널 시추조사는 행선별로 2공 이상씩 계획하고, 서로 엇갈리게 실시하여 구간별 지층현황을

파악할 수 있도록 한다. 탄성파 탐사는 격자망으로 형성하여 터널 종방향 · 횡방향의 지층 파

악에 정보를 제공할 수 있도록 해야 한다. 필요할 경우 수평 또는 경사 시추를 실시하여 종방

향 지층상태도 파악할 수 있도록 해야 한다.

(2) 저토피 구간

저토피 구간은 터널 통과 시 안정성에 직접적인 영향을 받는 구간으로, 토피고에 대한 상세

한 지반 현황과 함께 지층 상태를 상세하게 분석하여 결과를 설계에 반영해야 한다.

제9-1편 터널 본체

61

토피고가 터널 직경의 2배 미만인 저토피 구간의 경우 측량 조사를 통해 정확한 지반 현황을

파악해야 한다. 물리탐사는 종 · 횡방향 20 ~ 30 m 간격으로 실시하며, 시추조사도 빈도를

증가시켜 20 ~ 30 m 간격으로 실시한다. 시추공영상촬영법(BIPS 등)을 행선별로 1회 이상

실시하여 불연속면의 현황을 파악하도록 해야 한다.

저토피 구간의 현황 및 조건에 따라 지반 조사 수량 및 조사 방법을 달리할 수 있다.

<그림 3.5> 저토피 구간 조사 방안

3.3 입지환경 조사 [KDS 27 10 10 조사 및 계획, 2.2.1 입지환경조사]

3.3.1 일반사항

입지환경 조사는 터널의 건설에 영향을 미치거나 터널 건설로 영향을 받을 수 있는 사항에 대한 조사

로서, 지형, 환경, 지장물, 사토장, 수리 · 수문특성, 공사용 설비, 보상 및 관련 법규 조사를 포함해야

한다.

터널 건설 시 공사로 인한 갈수, 소음, 진동, 지반이나 구조물의 변형 등의 문제가 터널 주변

에서 발생하는 경우가 있으며, 도로 · 철도 터널의 경우에는 준공 후에도 주변에 소음 · 진동

· 대기 오염 등의 문제를 발생시키는 수가 있다. 그러므로 공사 중이나 완공 후 시설 사용에

따른 영향을 최소한으로 줄이고, 자연 및 사회 환경에 조화된 터널을 계획 · 설계 · 시공하기

위해서는 터널의 계획 노선 범위 내의 환경 조건에 대한 조사를 충분히 수행해야 한다.

환경 조사의 경우 개략 조사인 노선선정 단계에서는 비교 노선을 포함하는 상당히 넓은 범위

를 대상으로 하고, 정말 조사인 설계 및 시공 계획 단계에서는 터널, 공사용 설비, 운반 도로

등을 중심으로 영향이 생길 것으로 예상되는 범위를 대상으로 한다. 시공 단계에서는 주변에

제4권 터널

62

대한 영향과 공사의 인과 관계의 검토, 영향을 줄이기 위한 대책의 효과 확인을 위하여 하는

경우가 많고, 이때에는 주로 문제 발생 지점을 포함하는 범위를 대상으로 한다.

공사를 규제하는 법규에는 환경 보존, 문화재 보호, 재해 방지, 조화 있는 개발 등을 목적으

로 제정 된 것이 있으며, 이들에 대한 조사는 환경 조건 조사와도 관련이 깊으므로 환경 조사

와 함께 하는 경우가 많다.

공사를 규제하는 법규의 조사는 노선선정의 단계에서는 비교 노선을 포함하는 광역(廣域)을

대상으로 하여 법에 의하여 행위가 제한되는 지점, 범위, 제한 사항을 파악하는 것을 목적으

로 한다. 설계 및 시공 계획의 단계에서는 공사용 설비, 사토장의 계획, 터널 시공에 있어서

고려해야 할 법규와 그 법규 내용의 파악을 목적으로 하여 각각 필요하다고 생각되는 범위를

대상으로 행한다.

3.3.2 지형의 조사

터널 건설에 영향을 미치거나 터널 공사로 영향을 받을 수 있는 지형은 지형도나 항공 사진

및 인공위성 사진 등을 이용하여 분석하고, 현장 답사를 통하여 조사해야 한다.

급경사, 편토압, 애추(Talus), 붕괴지, 계곡 및 매몰된 수로 등 불안정한 지형이나 산사태,

눈사태 및 홍수 등 재해가 예상되는 지형에 대하여 자료 조사, 현장 답사, 측량 및 지반 조사

등을 병행함으로써 지형 현황과 특성을 파악하고 터널 건설에 미치는 영향을 분석해야 한다.

3.3.3 환경의 조사

환경 조사는 기본계획 및 노선 선정 단계에서 실시하는 광역 환경 조사와 설계 단계에서 수

행하는 터널 주변 환경 조사로 구분하여 실시해야 한다.

(1) 광역 환경 조사는 터널 시공 및 운용으로 인하여 자연 및 사회 환경에 미치는 영향을 최소화

하기 위하여 광범위하게 실시해야 하며, 다음 사항을 포함해야 한다.

(가) 수리 · 수문 : 지형 및 하곡의 성상, 하천 유량, 지하 수위, 물이용 상황, 지하수에 영향을

미치는 타 공사의 유무, 대수층의 존재 여부

(나) 기상 : 기온, 강우, 강설, 바람 등의 영향, 눈보라와 돌풍의 발생 빈도 및 현황

(다) 재해 : 산사태, 눈사태, 붕괴, 지진, 홍수 등의 발생지 및 피해 정도

(라) 토지 : 토지이용 현황, 주요 구조물, 법에 의한 용도 구분의 범위

제9-1편 터널 본체

63

(마) 교통 : 기존 철도, 도로의 규격, 구조, 수송력 등

(바) 공공 시설물 : 학교, 병원, 요양소, 자연공원 등의 공공시설물의 위치 및 규모

(사) 문화재 : 사적, 문화재, 천연기념물 등의 위치, 규모 및 법 지정 현황

(아) 지하자원 : 권리 설정 현황, 광산 현황 및 광물의 부존 상태 등

(자) 광산개발 : 광산의 갱도나 폐갱도와 지하 공동의 위치 및 규모

(차) 동식물상 : 주변 동식물의 현황 및 분포와 천연기념물 등 법적 보호종의 현황 조사

(카) 기타 : 경관, 지역 개발 계획 등

(2) 터널 주변 환경 조사는 터널 건설로 인하여 발생되는 터널 주변 환경의 변화 예측, 환경보전

대책의 입안, 대책의 효과 확인 등을 위하여 실시하며, 다음 사항을 포함해야 한다.

(가) 물 이용 현황 : 지표수 및 지하수의 수질 · 수원 현황, 탁수 발생 가능성이 있는 인접

공사, 유로 및 수위 변화 가능성

(나) 소음 및 진동 : 소음, 진동, 지형, 지질, 토지 이용 현황

(다) 지반 침하 및 변형 : 도로, 철도, 도시철도, 건물, 구조물, 지하매설물, 폐광, 토지 이용

현황, 지형 및 지질, 인접 공사 현황

(라) 지반과 구조물의 변형 : 건물 · 구조물의 상태, 지형 및 지질, 토지 이용 현황, 구조물의

변형발생 가능성이 있는 인접 공사

(마) 수질오염 : 하천, 배수, 수로, 법 규제의 상태

(바) 대기오염 : 대기 중의 유해물, 기상 현황

(사) 교통장애 : 구조, 교통량 혼잡 상태, 도로관리자, 도로 주변의 환경 등

(아) 동식물상 : 동식물의 현황 및 분포와 천연기념물 등 법적 보호종의 현황 조사

3.3.4 지장물 조사

지장물 조사는 터널 건설에 직접 지장이 있거나 영향 범위에 있는 지상과 지하의 제반 물건

을 조사하는 것으로서, 터널 노선선정과 공사 시공 계획에 필요한 자료를 얻기 위하여 공사

시공 전의 계획단계에서 먼저 개략조사를 하고, 그 후 공사 실시단계에서 필요에 따라 정밀

조사를 한다.

터널 공사 전에 지역 내에 기 설치되어 있는 상 · 하수도관, 송유관, 통신 및 전력 케이블,

도시가스관, 지하통로, 인접 터널 등 지하 지장물의 종류, 평면상 위치, 심도 및 크기 등을

제4권 터널

64

파악하여 안전한 시공이 될 수 있도록 해야 한다.

시추 조사 위치는 관련 기관으로부터 지장물 매설도를 구하여 참조하고, 유관 기관과 협의

후 반드시 인력 터파기나 탐사방법 등을 이용하여 지하매설물의 유무를 확인한 후에 선정해

야 한다. 또한 시추공이 터널을 직접 관통하지 않도록 위치를 계획해야 한다.

터널 굴착으로 인하여 영향을 받을 수 있는 주변 건물, 교량 및 기타 구조물 등 지상지장물

의 종류, 용도, 특징 및 상태 등을 조사하여 터널 굴착으로 인한 영향 검토 시 자료로 활용해

야 한다.

지장물 조사 결과는 후속 공사 시 지장물 보호를 위해 활용해야 한다.

3.3.5 사토장 조사

공사 중에 발생하는 버력을 처리하기 위하여 사토장이 필요할 때에는 지형, 운반방법, 운반

거리, 운반도로의 교통규제, 교통안전 등의 운반조건, 사토장이 주변 환경에 미치는 영향,

사토 후의 토지의 형태 변화, 법규에 의한 규제 등에 대하여 사전에 조사해야 한다.

사토를 위한 용지 취득 및 사토에 따른 보상에 대해 조사해야 한다.

대규모 사토장을 계획할 경우에는 사토장의 활용 계획에 대하여 검토해야 한다.

사토장은 운반이 용이하고, 다량의 사토가 가능한 곳을 검토해야 한다.

발생 반출물은 골재와 쌓기 재료로의 유용 등을 검토하여 사토량을 최대한 줄이도록 노력해

야 한다.

산악지대에서의 공사에서는 다량의 사토가 발생되기 때문에 노선 내에 사토하도록 한다. 따

라서 갱구 부근과 비교적 안정된 계곡 부분에 대량 쌓기를 계획해야 하며, 산사태나 붕괴가

발생되지 않도록 사전 대책을 검토해야 한다.

사토장의 계획 시 사토에 따른 지반의 안정성, 토사 유출, 유해광물에 의한 환경오염 방지에

관한 조사를 실시해야 한다.

3.3.6 수리 . 수문 조사

터널 공사에 수반되는 공내 용수(湧水)나 터널 공사가 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 예측하고,

이에 대처하기 위하여 필요한 수문 조사를 해야 한다.

제9-1편 터널 본체

65

(1) 개 요

일반적으로 터널의 굴착이 지하수계(地下水系)에 미치는 영향은 피할 수 없으며, 영향은 터널

내의 용수와 지표에서의 갈수 현상으로 나타난다. 터널의 용수는 원지반의 자립성을 현저하

게 약화시키고 설계 · 시공에 큰 영향을 미치기 때문에 공사의 안정성과 경제성에 있어 매우

중요한 문제이다. 한편 지표에서 갈수 현상이 생기면 그 피해 상황에 따라서는 주민의 생존

문제에까지 확대될 가능성이 있기 때문에 공사가 일시 중지 되거나 공사 그 자체를 할 수

없는 경우가 생길 수도 있다.

이러한 문제의 검토를 위해서는 양수시험 등에 의한 수리학적인 조사나 지형 지질 조건, 기

상 조건 등을 포괄적으로 다루는 수문 조사를 수행하는 것이 바람직하다.

(2) 수문 조사

수문 조사의 주요 내용은 다음과 같다.

(가) 지형은 그 형성 과정에서 암질이나 지질 구조가 반영된 것이므로 곡밀도(谷密度, 면적당

의 하곡의 누계 연장), 유로 경사, 평균 비고(平均比高, 늪과 능선의 비고의 평균), 유역

형상계수(평균 유역 폭과 주유로 연장과의 비) 등은 수문 조사의 주요 요소이다. 일반적

으로 하곡(河谷)의 특성으로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.

. 곡밀도가 높을수록 원지반은 불투수층이다.

. 유로 경사가 급할수록 강우 시의 지표 유출이 많고, 따라서 지하수의 보급이 적다.

. 평균 유역 폭이 넓을수록 강우 시의 지표 유출이 많고, 따라서 지하수 보급이 적다.

. 평균 유역 폭이 넓을수록 원지반의 보수성(保水性)은 크다.

. 평균 비고가 클수록 강우 후의 늪(澤)의 수량 증가 비율이 크다.

. 유역 형상계수가 클수록 강우 후의 늪의 수량 증가 비율이 크다.

또한 터널 공사의 집수 범위 또는 지표에서의 갈수 범위는 지형 조건이나 터널의 토피

층으로부터 예측이 가능하지만 다음과 같은 경우에는 그 영향이 현저히 확대되어 나타

나는 수도 있으므로 주의를 요한다.

. 노선이 단층과 교차하는 경우에는 단층 방향으로 영향이 확대된다.

. 터널이 중간에서 지하수류와 교차하는 경우에는 하류측으로 물의 보급이 현저히 감소

되므로 갈수가 하류측에서 크게 확대된다.

(나) 강우 후의 하천 유량의 감쇠특성(減衰特性)을 구하여 원지반의 보수성(保水性)을 검토한다.

제4권 터널

66

또 갈수기의 계류(係流)는 대부분 유역의 지하수에서 흘러나오고, 그 수량은 터널의 상시

용수량과 밀접한 관계가 있는 것으로 생각되므로, 이 갈수 유량과 지형에서 예상되는 집

수 범위로부터 터널의 상시 용수량을 추정한다.

(다) 시추 자료, 지표의 용수 지점, 우물의 수위 등으로 지하수위 등고선을 그리고, 그 흐름

방향이나 경사를 찾아서 터널 용수의 유무나 범위 등을 추정한다. 또한 지하수가 불투수

층으로 막혀 낮은 지하수층과 깊은 지하수층으로 분리되는 경우, 대수층(帶水層)으로 분

류할 필요가 있다.

(라) 갈수가 예상되는 지역의 우물, 저수지, 용천, 하천 등에 대하여 그 분포 · 수량의 계절적

변화, 이용 상황 등을 조사하여 갈수 대책의 자료로 이용한다. 이 경우 예상 밖의 위치에

서 갈수가 생길 수도 있으므로 될 수 있으면 광범위하게 조사하여 두는 것이 좋다.

(마) 부근에서 지하수에 영향을 미칠 가능성이 있는 공사가 행하여지고 있거나 산림 벌채,

토지 이용 등의 변화가 있으면 갈수 현상의 원인을 명확하게 판단할 수 없는 경우가 있

으므로, 사전에 그러한 공사의 유무를 조사하여 두어야 한다.

수문 조사의 결과는 용수나 갈수 문제에 대한 정확한 사전 예측이 곤란한 경우를 대비하

여 다른 지질 조사 결과나 기상 조건 등을 충분히 반영하여 검토해야 하며, 지질 조건이

이와 비슷한 기존 터널의 실례(實例) 등을 참고하여 최종적으로 그 지역의 물수지(水收

支)가 산정될 수 있도록 조사해 둘 필요가 있다. 또한 차후의 터널 공사를 위해서도 이러

한 자료를 수집해 두는 것이 중요하다.

(3) 수문 조사 시 고려사항

(가) 터널 내의 용수는 지반의 성질을 악화시켜 굴착 작업에 영향을 주며, 막장의 붕괴유출,

토압증대의 원인이 되기 때문에 터널에 있어서의 수문 조사는 막장의 자립성, 터널 내

용수의 형태와 규모, 감 · 갈수의 영향 범위와 규모, 배수구나 양수시설 등의 계획, 설계

의 평가, 검토를 가능하게 자료를 제공하도록 해야 한다.

(나) 수리지질, 수문환경, 사례조사 결과에 따라 지하수위의 분포, 대수층 특성, 터널 내의

용수상태와 용수량에 대하여 예측하고, 대상 지역의 지하수 정보를 평가하여 사전 조사

와 비교 검토해야 한다.

(다) 일반적으로 단층 등의 파쇄대는 대수층을 형성하므로 이 구간을 굴착하는 경우, 고압

용수가 돌출하여 사고를 일으키기도 하며, 집중 용수는 막장으로부터의 대규모 토사 유

제9-1편 터널 본체

67

출, 지표 침하 및 함몰 등의 원인이 되기 때문에 시공을 저해하는 주요 요인인 파쇄대의

특성과 분포 및 용수에 대한 예측을 해야 한다.

(라) 시공 중의 조사 사항 중 터널 완성 후에도 보상과 관련하여 계속 조사가 요구되는 대상

도 있으므로 이를 고려해야 한다.

(마) 일반적으로 지반이 연약하면 굴착 중의 용수 방지를 위하여 광범위하고 정밀한 사전 조

사를 실시하고 상황을 파악해야 한다. 용수에 의한 감수나 갈수를 사전에 정확히 예측하

는 것은 불가능하므로 시공을 통하여 사전의 예측이나 실제 상황을 비교하여 보다 정확

히 터널 내의 용수 · 지표의 갈수 등을 예측하고, 설계 변경 · 시공 관리 · 보상 등을 위한

자료를 얻도록 해야 한다.

(바) 터널공사로 인하여 갈수가 예상되는 우물, 저수지, 용천, 하천 등에 대하여서는 그 분포,

수량의 계절적 변화, 이용 상황 등을 조사하여 갈수 대책의 자료로 이용해야 한다.

3.3.7 공사용 설비조사

공사용 설비로는 터널 입구 설비, 환기·집진 설비, 운반 설비, 골재 및 콘크리트 플랜트 설비, 수배전

설비, 용배수 설비, 임시 건물 설비 등이 있으며, 공사용 설비 계획에 필요한 자료를 얻기 위하여 다음

사항을 조사해야 한다.

공사용 설비 계획 수립을 위하여 다음 사항을 조사해야 한다.

(1) 지형, 지질 및 기상

설비 기능 저해 혹은 위험 가능성이 있는 지형, 지질 및 기상

(2) 주변 환경

주변 환경에 영향을 미치는 공사용 설비의 소음, 진동, 배수, 교통, 분진

(3) 전력의 사용

기 가설 송배전선의 용량, 주파수, 전압, 수변전의 난이, 수전까지의 소요 시간, 개략 산출비용,

발전 설비 등의 동력원, 공사용 장비 운용 시의 소요 전력량

(4) 화약고 설치 계획

화약에 관한 법률이나 지방자치단체 조례 등

제4권 터널

68

(5) 용 · 배수

콘크리트 혼합 용수, 음료수, 기타 잡용수의 취수 조건, 터널 시공에 수반한 용출수의 처리,

세척수의 방류 조건

(6) 자재 및 버력 운반

기계 및 반출입, 버력 운반 등에 필요한 공사용 도로, 궤도 등의 규격, 교통량, 교통 규제의

현황 및 주변 도로 이용 현황

(7) 노무자재

터널 외부 설비에 관계되는 콘크리트용 골재, 굳지 않은 콘크리트, 기타 자재의 공급 경로,

공급 사정의 현황 및 관리 방법, 노무 사정의 현황

(8) 법규, 기타에 의한 규제

인접 지역의 공사 유무

3.3.8 보상조사

공사에 필요한 용지 취득과 공사에 따른 권리의 취득, 제한, 소멸 등 보상대상 사항에 대하여

조사를 해야 한다.

터널 공사에 있어서의 보상에 관한 조사로서, 용지취득 또는 임차 등을 위한 토지 · 건물 ·

수목 등에 관한 조사와 지상권 · 지하권 · 수리권 · 온천권 · 어업권 · 광업권 · 채석권 등 각종

권리의 침해, 농림 수익의 감소, 영업 손실, 공사 중 또는 공사 완료 후의 공사로 인한 침하,

갈수 등에 관한 조사 등이 있다. 이들의 보상을 위한 명확한 자료를 얻기 위하여 착공 전의

제반 사항에 대하여 충분히 조사를 해야 한다.

3.3.9 관련 법규 조사

터널 건설에 있어서 법규에 의한 규제를 받는 경우가 있으며, 경우에 따라서는 부득이 계획

을 변경해야 하는 경우도 있으므로 미리 공사에 미치는 영향의 범위, 공사에 대한 규제의 정

도, 수속, 대책 등에 관하여 충분히 조사해야 한다.

관계 관청에 대한 제반 수속, 인.허가 및 승인에는 상당한 시일이 필요한 경우가 있으므로

이점을 충분히 고려해야 한다.

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3.4 조사 결과 [KDS 27 10 10 조사 및 계획, 2.2.5 지반조사 성과의 정리]

3.4.1 일반사항

조사의 결과는 계획 · 설계 · 시공에 충분히 활용할 수 있도록 정리하고, 이후의 이용에 대비하여 적절

히 관리 · 보존해야 한다.

일반적으로 조사 담당자와 설계 · 시공 담당자 및 완성 후의 유지 관리 담당자는 서로 다른

경우가 많기 때문에 조사 담당자의 의도가 다른 사람에게 전달되지 않아 성과가 충분히 활용

되지 못하는 수가 있다. 이를 배제하기 위해서는 조사 성과의 정리나 표현 방법을 충분히 고

려하고, 여러 가지의 조사 성과를 종합적으로 판단하여 조사 목적에 맞도록 정리할 필요가

있다.

또한 조사 성과는 노선선정, 설계 · 시공 계획, 시공 단계, 장래의 유지 보수, 인접 공사 등에

도 활용될 수 있도록 잘 정리하고, 적절히 관리 · 보존해야 한다.

또한, 실시설계 시 채취한 시료 및 물리탐사 전산 자료(원데이터)는 공사 중 확인 보링 결과와

비교, 안정성 검토 시 활용할 수 있도록 사업단 등 공사 시행부서에 반드시 인계해야 한다.

3.4.2 조사 결과의 정리

지반조사 결과의 정리는 조사와 시험으로부터 수집된 제반 정보를 종합적으로 분석하여 설계 및 시공

목적에 부합하게 분류해야 한다. 퇴적토층, 풍화토층 등 미고결지층은 통일분류법(USCS)에 따라 분

류해야 하며, 암반의 경우 한국도로공사 암분류기준에 따라 분류해야 한다.

조사 결과는 종합적으로 검토, 분석한 후 목적에 따라 정리할 필요가 있다. 계획 단계의 조사

는 터널의 노선선정, 설계 및 시공 계획을 위한 기초 자료 수집이 그 목적이므로 조사 내용은

각 단계의 목적에 맞도록 정리하는 것이 좋다.

(1) 터널의 노선선정을 위한 정리

이 단계의 조사는 지형 · 지질 · 환경 조건에 적합한 터널 노선을 선정하는 데 필요한 자료

제공에 그 목적이 있으므로 조사 성과는 다음과 같은 사항을 만족하도록 정리하는 것이 좋다.

. 터널의 토피는 토압, 용수(湧水)를 적게 하고, 지표에의 악영향이나 방재상(防災上)의 문제를

제4권 터널

70

함께 고려하여 될 수 있으면 작게 한다.

. 단층, 습곡(褶曲) 등과 직각에 가깝게 교차되도록 한다.

. 사문암(蛇紋岩), 응회암, 연질이암(軟質泥岩) 등의 팽창성이 예상되는 지질이나 화산 쇄설

물, 모래 자갈 등의 미고결된 지반은 피한다.

. 중요한 수원(水源)에 영향을 주지 않도록 한다.

. 토피가 얇은 구간에서는 건물, 중요 시설 등을 피한다.

. 갱구는 산사태 · 붕괴 · 토석류(土石流) · 홍수 · 눈사태 등이 발생했거나 발생이 예상되는

지점, 대규모 애추(崖錐) · 편압 지형을 피해야 하며, 도로 터널의 경우에는 강풍이 많은

지역을 피한다.

또한, 복수 노선선정 시 우열을 비교하기 위해서는 환경 조건에 대한 정성적인 검토 외에 선

형, 개략적인 공사비와 공기, 시공성, 장래의 유지 관리의 문제 등에 대하여 어느 정도 정량

적인 비교 검토가 필요하므로 지반을 비롯하여 환경 조건에 대한 평가는 될 수 있으면 도표

화·수량화하는 것이 바람직하다.

다음 각 항은 터널의 노선 설정 단계에서 나오는 표준적인 성과물이다.

. 지형 : 조사 범위, 비교 노선을 명시한 평면도(1/50,000 ~ 1/10,000) 및 비교 노선 종단면

도, 특히 노선선정상 문제가 되는 지형에 대해서는 도상 또는 첨부 보고서에 명기한다.

. 지질 : 지질 평면도(1/50,000 ~ 1/10,000) 및 비교 노선 지질 종단면도, 필요한 지반의

경우는 지질 구조를 명확하게 표시한 지질 단면도, 특히 노선선정 시 고려할 필요가 있는

지반 분포, 개략의 공학적 암반 분류에 대해서는 도상 또는 첨부 보고서에 명기한다.

. 환경 : 노선 정상 고려할 필요가 있는 환경 조건에 대해서는 그 문제점과 문제되는 위치

및 분포 범위, 공사를 규제하는 법규의 규제 범위 등을 평면도(1/50,000 ∼ 1/10,000)와

첨부 보고서에 명기한다.

(2) 설계 및 시공 계획을 위한 정리

이 단계의 조사는 결정된 터널의 설계 및 시공 계획에 필요한 자료를 제공하기 위하여 수행

하는 것이므로 조사 결과를 정리할 때에는 조사 목적에 맞도록 성과물을 작성할 필요가 있다.

특히 지반 조사 결과에 대해서는 조사에서 판명된 사항을 될 수 있으면 일반화된 방법으로

정량적으로 분류 · 평가하는 것이 바람직하다. 그러나 분류 · 평가 방법은 아직 통일된 것이

없고, 또 평가에 있어서도 평가자의 주관이 개입되어 객관성을 결여하는 수도 있으므로, 분류

제9-1편 터널 본체

71

· 평가에 있어서는 그 평가 기준을 명시하는 동시에 평가에 사용한 원래의 자료를 첨부할

필요가 있다. 다음은 이 단계의 표준적인 성과물을 기술한 것이다.

(가) 지형 · 지질

설계 및 시공 계획에 있어서는 특히 지질 평면도(1/10,000 ~ 1/1,000)와 지질 종단면도

에 다음과 같은 사항들을 명기하고, 도시한 사항에 대해서는 충분한 내용 설명으로 기록

보고서를 작성한다.

. 갱구 부근 및 토피가 얇은 구간에서의 표층 퇴적물 · 풍화층의 암질 및 두께

. 편압(偏壓)이 작용하는 지형

. 활단층(活斷層), 대규모 파쇄대, 용수를 수반하는 파쇄대의 규모와 성상(性狀)

. 미고결층의 피압대수구간(被壓帶水區間) · 지내력

. 가스, 지열, 온천 등

. 기타 필요한 사항

또한, 지질도에 표현될 수 없는 사항에 대해서는 지질 종단면도 하단에 설명란을 만들어

표현하는 것이 좋다.

(나) 환경

갈수, 소음, 진동, 지반이나 구조물의 변형, 오염 배수, 교통 장애 등 조사 대상이 되는

환경 조건에 대하여 착공 전 사항에 관련된 자료를 작성하고, 착공 후 예상되는 공사의

영향 범위를 도시한다. 또한 이들 각각의 영향을 확인하기 위한 관측점을 정하고, 측정

항목 · 측정 방법 · 측정 기간 · 측정 간격 등을 표시해 두는 것이 바람직하다.

이들을 표시할 때 갈수, 오염 배수, 교통 장애 등 영향이 널리 미치는 것에 대해서는 축척

1/10,000 ~ 1/1,000 정도의 도면을 사용하고, 소음, 진동, 지반 구조물의 변형 등 그

영향이 일부에 한정되는 것에 대해서는 축척 1/1,000 ~ 1/500 정도의 도면을 사용하여

성과물을 작성하는 것이 좋다.

(다) 지표지질조사 결과

지표지질조사 결과는 응용지질도로 정리해야 하며, 응용지질도는 터널 구간을 포함하는

광역지질도(1 : 25,000)와 정밀응용지질도(1 : 5,000)로 구분해야 한다.

(라) 시추조사 결과

시추조사 결과는 일정한 양식의 시추주상도에 정리해야 하며, 지층 설명은 색조, N치,

제4권 터널

72

강도, 풍화도, 균열상태, 암석명, TCR(Total Core Recovery), RQD(Rock Quality

Designation) 등을 포함하여 상세하게 기록하고, 시추주상도와 물리탐사 등 기타자료를

참고하여 터널 구간의 지질단면도를 작성해야 한다. 지표지질조사를 수행한 지질전문가

가 시추코어를 관찰, 기재하여 지표 노두에서 확인되지 않은 지중 지질특성을 파악하고

이를 터널 구간 지질단면도에 반영해야 한다.

(마) 채취된 시료 정리

채취된 시료는 일정한 규격의 시료병이나 시료상자에 정리해야 한다. 시료상자에 정리된

시추코어는 암석시험용 시료선정 전에 암석의 색조, 상태, 절리 등의 관찰이 용이하도록

직상부에 물을 뿌린 후 천연색으로 촬영하여 사진첩에 정리해야 하며, 대표적인 것은 지

반조사 보고서에도 수록해야 한다.

(바) 물리탐사 결과

물리탐사는 지반을 천공하지 않고 조사하는 방법으로 도출된 최종 성과 및 탐사 단면 결

과는 전문가로 하여금 탐사 자료의 취득과 정리, 자료 처리를 하도록 해야 한다.

물리탐사 결과는 측점 위치, 측점 배열방식, 송신원의 크기, 수신 자료의 크기 등을 기재

한 현장기록지를 포함하여 역산방법, 물리탐사 결과의 신뢰도를 평가할 수 있는 사항(예

: RMS error) 등의 정보가 기재되어야 한다.

물리탐사 성과품에는 조사 단계, 목적을 명확히 기술하고, 측정에서 해석에 이르기까지

과정 및 결과 등에 다음과 같은 기술적 사항이 수록되어야 한다.

항 목 기 술 내 용

탐 사 개 요 탐사 목적, 탐사 시기, 실시자, 탐사 위치도, 측정 물량 등

탐 사 방 법 탐사 방법, 탐사 순서, 사용 장비 일람표

해 석 방 법 해석 방법 및 제반 사항, 문제점 및 대책, 처리 결과

탐 사 결 과 해석한 내용 및 근거, 해석 도면, 차후의 과제 및 대책

측 정 값

- 전기비저항탐사 : 전극 위치별 겉보기 저항

- 전자탐사 : 측정 위치별 겉보기 비저항, 위상, Coherence

- 탄성파탐사 : 주시곡선(송수신기 위치 및 측정 시간)

제9-1편 터널 본체

73

(사) 시험결과 정리

현장시험과 실내시험 결과는 각각 그 목적에 적합한 정보가 자세히 기록될 수 있는 일정

한 양식에 정리해야 한다.

3.4.3 지반조사 결과 평가

지반조사 결과 평가는 반드시 종합하여 분석되어야 하며, 터널 안정성에 영향을 미치는 지질특성에 대

해 평가해야 한다.

터널은 갱구부, 저토피 구간 등 특수 구간을 제외하면 대부분은 암반을 굴착하여 설치되므

로 교량, 깎기 비탈면, 쌓기 구간 등 타 토목 구조물에 비해 지질특성의 영향을 많이 받는다.

따라서 지질특성을 평가하는 지반조사 결과인 지표지질조사, 시추조사 결과, 물리탐사 결과

는 반드시 종합하여 분석되어야 하며, 이를 위해 각 지반조사를 수행한 전문가들이 지반조

사 수행 전 기간에 걸쳐 밀접하게 토의하여 단층, 파쇄대, 암종 경계 등 터널 안정성에 영향

을 미치는 지질특성에 대해 평가해야 한다.

종합 분석된 지반조사 결과는 터널 굴착방법, 지보재량 선정, 터널수치해석, 콘크리트 라이

닝 구조계산 등에 반영하고, 시공할 때 유의사항에 부합되는 지반평가를 수행한다. 지반조

사는 한계성을 내포하고 있으므로 정확한 지반조사 내용을 제시할 수 없지만 시공 중 유의

해야 할 사항이 있을 경우 시공 중 조사 혹은 상시 관측에 반영할 수 있도록 해야 한다.

또한 설계단계에서 평가된 지반조사 결과는 시공 현장에서 초기 굴착단계 계측 결과로부터

재평가되는 과정이 반드시 필요하며, 이는 다음 장에서 언급될 RMR(Rock Mass Rating)

또는 Q-SYSTEM 등의 암반분류 방법을 이용한 터널굴착공법과도 부합하는 것이다.

(1) 터널 공사는 막장의 자립성, 막장 내 용출수, 편압의 작용, 갱구부의 비탈면 붕괴 및 활동

가능성, 인접 구조물에 대한 영향, 지반의 팽창성 등이 중요한 요소가 되므로 다음과 같은

취약 지반조건에 대한 평가가 수행되어야 한다.

(가) 미고결 사질 지반이나 단층, 파쇄대에서는 돌발적인 용수가 발생할 수 있으므로 이에

따른 지반 자립성의 저하 및 붕괴 가능성에 대한 검토가 수행되어야 한다.

(나) 갱구부에서의 비탈면 붕괴나 활동은 공사의 진척에 영향을 미칠 수 있으므로 광범위한

지형 관찰, 과거의 산사태나 비탈면 붕괴 기록 등을 검토해야 한다.

제4권 터널

74

(다) 토피가 얇은 구간, 편압 발생 지형, 애추 구간, 산사태 지역 등은 터널 굴착 시 붕괴

및 지반 활동을 야기할 우려가 있으므로 굴착공법, 지보공, 보조공법 등을 면밀하게 검

토해야 한다.

(라) 지반 평가는 패턴 설계, 시공 방법의 결정 및 시공 시 계측 결과의 판정 등에 중요한

기준을 제공하므로 조사 및 시험 결과와 설계.시공 사례를 토대로 객관적으로 평가되

어야 한다.

(2) 굴착 및 발파설계에 활용

(가) 암반 종류 및 등급별 암반 강도 분석

(나) 절리 특성을 고려한 굴착 및 발파 설계 활용

(다) 구간별 지반 특성 분석을 통한 보강공법 제시

(라) 발파 설계에 필요한 암반의 특성 검토 및 설계 적용

(3) 갱구부 설계에 활용

(가) 선정된 갱구부 위치에 대하여 지층 형상을 면밀히 검토한 후 적정 위치 계획

(나) 갱구부 지반의 측압계수를 고려하여 편토압 예상 구간의 사전 확인 및 보강대책 수립

(4) 지보패턴 선정의 적정성 검증에 활용

(가) 구간 암반 분류 및 암반 물성치에 대한 상관 관계 분석

(나) 계획 구조물 위치 및 설정

제9-1편 터널 본체

75

3.5 지반 분류 [KDS 27 10 10 조사 및 계획, 2.2.5 지반조사 성과의 정리]

3.5.1 지반 분류의 목적 및 방법

지반 분류는 조사와 시험으로부터 수집된 제반 정보를 종합적으로 분석하여 설계 및 공사 목적에 부

합되도록 지반을 분류해야 한다.

(1) 지반 분류의 목적은 지하 굴착 및 터널의 설계 및 시공에 영향을 주는 지반의 여러 성질을

등급에 따라 구분하고, 계획 단계에서부터 조사.설계.시공에 이르는 모든 과정에서 일관

성 있게 적용될 수 있는 객관적인 지표를 정하는데 있다.

(2) 토사층은 지질학적 생성기원에 따라 구분하고, 흙의 분류방법은 공학적 분류기준인 흙의 통

일분류법(USCS) 등에 따라서 세분해야 한다.

(3) 암반의 분류방법은 분류 목적 및 특성에 따라 다양한 방법이 있으며, 목적에 따라 적합한

분류방법을 선택하여 사용한다.

. 지질학적 암석명에 의한 분류

. 공학적 특성을 이용한 점수배점을 이용한 분류(RMR, Q-System, SMR 등)

. 강도 및 풍화도를 이용한 분류

. 불연속면의 상태에 따른 분류

(4) 지보재 설계를 위한 암반 분류는 RMR, Q-시스템 등을 적용할 수 있으며, 특히 RMR의 경

우 일축압축강도나 RQD 등 계량화가 가능한 평가 요소의 경우는 비에니아스키(Bieniawski)

의 제안 그래프(1989)를 이용하여 점수를 산정할 수 있다. RMR에 의한 암반 분류는 5등급

으로 분류하는 것을 원칙으로 하되, 터널의 크기, 용도 및 지역 특성을 고려하여 5등급 이상

으로 세분화할 수 있다. 함수미고결지층 등과 같이 특수한 지반조건이 존재할 경우에는 이를

별도의 지반등급으로 분류해야 한다.

(5) 가능한 현장 시추 자료를 근거로 각각의 암반 분류를 수행한 후 상관 관계를 적용하는 것을

원칙으로 하되, 자료가 부족할 경우를 대비하여 비에니아스키(Bieniawski)가 1976년에 제

시한 RMR = 9lnQ+44와 바톤(Barton)이 1995년에 제시한 RMR = 15logQ+50을 활용하

여 상호 보완할 수 있다.

제4권 터널

76

(6) 암반 분류별 평점 범위는 터널의 크기와 적용할 굴착 및 지보 패턴에 따라 달리 적용할 수 있다.

(7) 미시추 구간을 포함한 터널 전 구간에 대한 암반 등급을 산정할 때에는 터널 전 구간에 대해

결과가 획득되는 전기비저항탐사(토피고 250 m 이상의 경우 전자탐사 결과 포함)를 이용한

다. 동일 지점의 시추코어 암반분류값과 전기비저항값의 회귀분석을 수행하여 암반등급별 전

기비저항값을 도출한 후 터널 전 구간의 암반 등급을 평가한다. 일반적으로 암반 분류는 기

술자에 따라 동일 암반이라도 다르게 분류되는 경우가 많으며, Q-system의 편차가 RMR에

비해 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 터널 전 구간의 암반 등급 산정을 위해 전기비저항탐사

와 연계분석되는 암반 분류는 RMR을 적용하는 것이 바람직하다.

(8) 설계할 때 터널의 암반 분류 대상 구간은 그림 3.6과 같이 터널 상부 0.5D ~ 터널 하단부의

지반조사결과를 기본으로 선정한다. 갱구부, 전 토피 구간, 연약대 예상 구간 등은 지반 특성

을 종합적을 고려하여 암반 등급을 분류하여 설계에 적용해야 한다.

(a) 터널 단면 (b) 암반 분류 범위

<그림 3.6> 터널구간 암반분류 범위

(9) 터널 단면과 암질에 따른 여러 가지 요소를 고려한 종합적인 암반 분류 기준은 표 3.11과

같다. 특히 함수미고결지층 등과 같이 특수한 지반조건이 존재할 경우에는 이를 별도의 지반

등급으로 분류해야 한다.

제9-1편 터널 본체

77

<표 3.11> 여러 가지 요소를 고려한 종합적인 지반 분류(예)

암반

등급

지 반 분 류

Q 값 RQD(%)

탄성파

속 도

(km/sec)

일 축

압축강도

(MPa)

코 아

회수율

RMR 특 징 (%)

1 100~81

안정성이 있고 풍화, 변질 및

물리적·화학적 영향을 거의 받

지 않은 신선한 대괴상의 암질

40 이상 70 이상 4.5 이상 120 이상 90 이상

2 80~61

균열 및 편리가 다소 발달되어

있으며, 일반적으로 절리가 존재

하는 층상의 암질

40 ~ 10 40 ~ 70 4.0 ~ 4.5 80 ~ 120 70 ~ 90

3 60~41

층리, 절리 및 편리 등이 매우

발달된 상태이며, 파쇄대가 존재하는

소괴상의 암질

10 ~ 4 20 ~ 40 3.5 ~ 4.0 60 ~ 80 40 ~ 70

4 40~21

물리적, 화학적으로 파쇄대가 매우

발달되고, 절리가 불규칙적으로 발

달된 파쇄상의 풍화된 암질

4 ~ 1 20 이하 2.0 ~ 3.5 25 ~ 60 40 이하

5 20 이하

풍화작용이 심하고, 일부가 토괴화된

상태이며, 매우 쉽게 부서지고 쉽게

뜯어낼 수 있는 암질

1 이하

20 이하

N ＞ 100 : IV

N ＜ 100 : V

2.0 이하 25 이하

3.5.2 지반 분류 시 고려 요소

지반 분류 지표는 객관적인 평가가 가능하고 터널 설계 및 시공과 관련된 지반 특성을 포함하여 터널

의 표준적인 굴착 및 지보 패턴과 대비될 수 있는 요소들이어야 한다.

(1) 지반 분류의 기본 방향

. 지반은 지하 굴착이나 지하 공간 설계 및 시공에 영향을 주는 지반의 여러 성질을 등급에

따라 나누어 분류하도록 한다.

. 계획 단계에서부터 조사 · 설계 · 시공에 이르는 모든 과정에서 일관성 있게 적용될 수 있는

기준이 되도록 해야 한다.

. 지반 분류와 굴착 · 터널 지보 패턴이 가급적 동일한 등급으로 구분되도록 한다.

. 지반 분류할 때 객관적 지표를 명시한다. 즉, 지반의 물리적 · 역학적 지표인 탄성파 속도(P파),

압축 강도(point load strength, Schmidt hammer 경도 등), 현장 관찰 또는 계측상의

지표를 명시하여 시공할 때 노출면을 관찰하여 정확하고 신속한 분류가 될 수 있도록 한다.

. 지반 조사와 시험은 통상 사용하는 방법 중 실행 가능한 방법들이어야 한다.

제4권 터널

78

(2) 지반 분류 요소

. 구성 암반의 암종

. 시편의 일축압축강도, 인장강도, 탄성계수, 포아송 비

. 탄성파 속도(자연 상태 및 암편 상태)

. 암석의 풍화 정도, 불연속면의 상태

. RQD

. 지하수의 강도에 미치는 영향

. 응력 상태 및 변형 특성 등

(3) 암반 분류 시 고려요소

터널 갱구부 저토피 구간은 시추 조사에 의해 비교적 많은 지반 정보 획득이 가능하나 산악

터널의 심도가 깊은 부분은 대부분 전기비저항탐사, 탄성파탐사, 전자탐사 등 지구물리탐사

에 의해 지반정보를 획득할 수 있다. 지구물리탐사는 직접 해당 지반을 시추 조사하지 않고

도 개략적 지질 구조, 지층의 두께, 단층의 유무 등을 조사할 수 있으나 시추 조사의 방법과

같이 지반의 시료를 직접 획득하지 못하는 한계가 있다.

따라서 지구물리 탐사에 의해 터널의 굴착 및 지보 패턴을 수립하면 한정된 정보로 인해 왜

곡될 수 있으므로 터널의 크기 및 형상 편평도, 접속부(피난연락갱, 방재터널 접속, 방재 갤

러리 등) 등을 종합적으로 고려하고, 지형도상 지질 구조 등을 감안한 암반 분류가 이루어져

야 하며, 암반 분류 시 고려할 주요한 특성 지반은 다음과 같다.

. 연약지질 : 제3기의 이암은 다른 고결화 된 암석과 달리 풍화대나 파쇄대의 발달이 현저하게

나타나며, 제4기 지층은 지반지지력이 부족하여 붕괴나 변형을 일으킬 가능성이 높으므로

유의해야 한다.

. 애추(talus) : 테일러스는 산허리 비탈면에 퇴적하여 토사의 안식각에 가까운 상태로 안전을

유지하고 있다. 따라서 터널을 굴착함으로써 미끄러져 거동할 가능성이 높고, 기반암과의

경계면에서는 용수가 많아 터널 갱구부에서는 특히 주의가 필요하다.

. 산사태지대 : 산사태 붕괴나 붕괴 가능성이 있는 지역에서는 특히 터널 갱구부에 대해서는

주의해야 한다.

. 선상지, 단구사력층 : 선상지나 단구의 사력층은 지하수가 풍부하여 유사 등에 따르는 막장의

안정이나 갈수 문제에 주의해야 한다.

제9-1편 터널 본체

79

. 함수 화산분출물 및 화산쇄설암 : 화산분출물 지대의 지표부에서는 물을 구하기가 힘들지만

지하수는 풍부하다.

. 물의 이용이 많은 지역 : 물의 이용이 많은 지역에서는 터널 용수에 의해 갈수 문제를

일으키는 경우가 있다. 사전에 우물, 저수지, 용천 등의 수자원조사, 하천유량조사, 물의

이용에 대한 현황조사, 지하수위변동 시뮬레이션 등을 실시하고 대책을 세울 필요가 있다.

. 화강풍화토, 미고결 모래층 : 미고결, 포화함수, 피압수 및 지반의 유실 등의 문제가 많다.

. 온천지대, 화산지대 및 광산지대 : 온천지대나 화산지대에서는 고온의 막장에 의해 내열

폭약의 사용, 복공 콘크리트 양성 문제, 유독 가스 대책, 온천원의 고갈방지대책 등이 필요

하다. 광산지대에서는 암석의 풍화, 산성수의 용출, 유해물질 함유 처리 등이 문제가 된다.

3.5.3 터널용 암반 분류 방법

터널의 조사, 설계 및 시공 계획 수립을 위하여 적합한 암반 분류 기준을 설정한다.

터널용 암반의 분류는 암석이나 암반에 대한 지질적 분류와는 달리 암반을 그 공학적 특성에

따라 분류하는 것이다. 암반은 같은 종류나 구조를 가지고 있어도 단층, 파쇄, 풍화, 변질,

불연속면의 정도 등이 국부적으로 변화하는 것으로 이에 따라 암반의 성질도 변화한다. 이러

한 암반의 성질 변화를 공학적 차원으로 구분하고 조사하는 과정은 설계와 시공에 미치는

영향이 크므로 매우 중요하다.

암반 분류에 있어서는 분류를 위한 척도, 즉 분류 요소로 무엇을 선택할 것인가가 문제가 되

는데, 이는 분류 결과를 무엇에 이용하는가에 관계되기 때문이다. 이 요령은 터널 암반을 대

상으로 한다.

터널은 지표로부터 일정한 심도를 갖고 설치되므로 계획선상의 암반을 사전에 직접 관찰할

수는 없다. 따라서 지질 조사에 의하여 부근 지질 구조를 분석하고, 분포되어 있는 지질 종류

를 추정한 다음 탄성파 탐사를 통하여 암반 성상을 추정하는 것이 일반적이다.

터널구 간의 암반 분류는 RMR(Rock Mass Rating) 분류법과 Q-system(Rock Mass

Quality-System) 분류법으로 대별된다.

제4권 터널

80

(1) RMR 암반 분류법

Bieniawski가 1973년 제안한 방법으로, The Geomechanics Classification 또는 RMR

(Rock Mass Rating)분류법으로 터널 굴착을 위한 기준보다는 암반의 일반적인 공학적 분류

방법으로써 암반을 평가할 때 6가지 변수 즉, 신선한 암반으로서의 일축 압축강도, RQD

(Rock Quality Designation 암질계수), 불연속면의 상태, 불연속면의 방향 등의 변수에 점

수를 주어 암반을 평가하는 방법이다. 이 변수들은 실험실과 현장시험에서 측정할 수 있다.

이 분류 방법은 각 매개변수에 대한 암반의 상태에 따른 등급별 점수를 할당한 후, 이들 변수

점수를 보정한 값, 즉 RMR 값에 의하여 암반의 전체적인 평가 기준을 제시하고 있으며, 암

<표 3.12> RMR 암반분류 방법

(가) RMR 암반분류 기준

분 류 기 준 특성치 구분 및 평점

R1

시료강도

(MPa)

점하중강도지수 ＞ 10 10 ~ 4 4 ~ 2 2 ~ 1 일축압축강도 사용

일축압축강도 ＞ 250 250 ~ 100 100 ~ 50 50 ~ 25 25 ~ 5 5 ~ 1 1 ＞

R1 평점 15 12 7 4 2 1 0

R2

암질표시율(RQD) % 100 ~ 90 90 ~ 75 75 ~ 50 50 ~ 25 25 ＞

R2 평점 20 17 13 8 3

R3

절리면 간격(Js)(cm) ＞ 200 200 ~ 60 60 ~ 20 20 ~ 6 6 ＞

R3 평점 20 15 10 8 5

R4

절리면

상태

(Jc)

연장 길이(m) ＜ 1 1 ~3 3~ 10 10 ~ 20 ＞ 20

평 점 6 4 2 1 0

분 리 폭(mm) 밀착 ＜ 0.1 0.1 ~ 1.0 1 ~5 ＞5

평 점 6 5 4 1 0

거 칠 기 매우 거침 거침 약간 거침 매끄러움 아주 매끄러움

평 점 6 5 3 1 0

충전물 두께(mm) 없음

견고한 충전물 연약한 충전물

＜ 5 ＞ 5 ＜ 5 ＞ 5

평 점 6 4 2 2 0

풍 화 도 신선함 약간 풍화 중간 풍화 심한 풍화 완전풍화

평 점 6 5 3 1 0

R5

지하수

상태

터널 길이 10 m

당 유입량(ℓ/분)

없음 ＜ 10 10 ~ 25 25 ~ 125 ＞ 125

수압/주응력 비 0 ＜ 0.1 0.1 ~ 0.2 0.2 ~ 0.5 ＞ 0.5

건습 상태

완전

건조

습윤 젖음

물방울이

떨어짐

물이 흐름

R5 평점 15 10 7 4 0

제9-1편 터널 본체

81

에 대한 점수의 합계에 대하여 절리의 주향과 경사와 굴착 진행 방향을 고려하여 이에 대한

반의 등급에 따라 공동의 평균 유지 기간과 폭, 암반의 점착력 및 마찰각()등을 추정할 수

있는 방법이다.

이 방법은 지반의 물성치에 근거하여 지반 등급을 결정하고 또한 분류된 각각의 지반 등급에

대하여 지보 시스템(굴착장 및 굴착 방법, 록볼트, 숏크리트, 강지보재)을 49개소의 시공 예

를 분석하여 제안하였다. 제안된 지반의 평가 방법 및 등급에 따른 지보 시스템은 표 3.12와

같다.

(나) RMR 암반 분류 시 절리 방향 보정 기준

. 절리면의 방위와 터널 굴진방향의 상관 관계

절리면의 주향이 터널 굴진 방향과 수직 절리면의 주향이

터널 굴진방향과 평행

주향과 무관

내림 경사방향 굴진 오름 경사방향 굴진

경사각

45 ~ 90°

경사각

20 ~ 45°

경사각

45 ~ 90°

경사각

20 ~ 45°

경사각

45 ~ 90°

경사각

20 ~ 45°

경사각

20° 이하

평면도 평면도 평면도 평면도 입체도 입체도

측면도 측면도 측면도 측면도 정면도 정면도

매우 유리 유리 양호 불리 매우 불리 양호 양호

. 절리방향에 대한 보정

절리의 주향과 경사 매우 유리 유 리 양 호 불 리 매우 불리

보 정 점 수 0 -2 - 5 - 10 - 12

(다) RMR 분류 점수에 의한 암반 등급의 의미

RMR 평점 100 ~ 81 80 ~ 61 60 ~ 41 40 ~ 21 20 이하

암반등급 I II III IV V

암반상태 매우 우수 우수 양호 불량 매우 불량

자립시간 15 m 폭으로 20년 10 m 폭으로 1년 5 m 폭으로 1주일 2.5 m 폭으로 10시간 1 m 폭으로 30분

점착력(kPa) ＞ 400 300 ~ 400 200 ~ 300 100 ~ 200 ＜ 100

마찰각(deg) ＞ 45 35 ~ 45 25 ~ 35 15 ~ 25 ＜ 15

제4권 터널

82

(2) Q-시스템 (Rock Mass Quality-System)

Q-시스템은 NGI 분류법이라고도 하며, 터널 지보 시스템 결정을 위한 Rock Mass Quality

를 나타내는 지표로서, 1974년 노르웨이 지반 연구소(NGI)에 Barton, Lien, Lunde에 의하

여 제안되었다.

터널 굴착 시의 안정성을 고려할 때 지질 조건에 관련된 터널의 위치와 방향 두 가지가 가장

중요한 요소이다. 이 두 가지 요소는 공동의 크기에 대하여 암반의 불리한 조건을 최소화하

는 데 역점을 두어 고려되어야 한다. 터널 굴착 시 위치와 방향의 선택은 지극히 제한되기

때문에 불리한 암반과 접했을 때 요구되는 지보 정도는 여기에 크게 영향을 받는다. Barton

· Lien 그리고 Lunde는 주어진 암반 상태에서 굴착 상태와 크기에 적합한 지보 형태와 규모

를 구하기 위하여 약 200가지 경우를 분석하여 300,000가지가 넘는 지질학적 조건 상태를

6가지의 매개변수를 사용, 수치적으로 분류하였으며, 이를 Quality of rock mass, Q로 나

타내었다. 이 방법에 의하여 암반을 공학적으로 분류할 때는 다음의 관계들이 포함된다.

. Surface mapping, 시추 코어의 분석, 시험 굴진 터널의 조사 등에 의하여 암반을 분류

한다.

. 굴착 목적과 안전도에 유념하여 최적의 굴착 규모를 선택한다.

. 각 굴착에 대하여 숏크리트 두께, 록볼트 간격, 콘크리트 라이닝 두께 등의 지보에 대한

경제성 평가를 한다. 이 방법을 주어진 채굴과 암반 상태에 가장 적합한 지보 형태를 찾기

위하여 많이 사용되고 있다.

Rock mass quality, Q는 6가지의 매개변수에 의하여 다음과 같이 표시된다.

Q  Jn

RQD

× Ja

Jr

× S R F

Jw

여기서,

RQD : Rock Quality Designation Ja : 절리의 변질 정도를 나타내는 지수

Jn : 절리의 수를 나타내는 지수 Jw : 절리수(水) 감소 지수

Jr : 절리의 거칠기를 나타내는 지수 SR F : 응력 감소 지수

위의 식 중 RQD /Jn은 Block Size 정도를, Jr /Ja 는 Block 간의 전단 강도 특성을 각각

평가 하는 요소이며, Jw /SR F 는 Active Stress 특성을 평가하는 요소이다. 이 6가지 매개

변수의 각각에 대한 암반의 등급 산정은 표 3.13과 같다.

Q값은 0.001 ~ 1,000 범위로서 매우 불량부터 매우 양호까지 9등급으로 분류하여 터널

제9-1편 터널 본체

83

폭과 Q값에 따른 지보방법을 제시하였다.

Q-system의 특징은 표 3.13과 같다.

<표 3.13> Q-system의 특징

장 점 단 점

1. 대단면 터널에 적합

2. 유동성, 팽창성 암반과 같은 매우 취약한 지층에도

적합

3. 세밀한 암반분류에 따라 구체적이고 체계적인

보강방안 제시

1. 막장관찰에서만 비교적 정확히 조살될 수 있고,

시추조사에서는 신뢰성이 떨어지므로 터널설계 시

적용 곤란

2. 산출 요소가 매우 복잡하고, 분석 오차가 큼

<표 3.14> Q-시스템에 이용되는 매개변수(계속)

기 술 값 값

1. 암질표시율 RQD

A. 매우 불량

B. 불량

C. 보통

D. 양호

E. 매우 양호

0 ~ 25

25 ~ 50

50 ~ 75

75 ~ 90

90 ~ 100

1. RQD가 10 이하인 경우에는

10을 적용

2. RQD는 5간격으로 표기한다.

즉 100, 95, 90 등

2. 절리군의 수(joint set number) Jn

A. 괴상으로 절리가 전혀 없거나 또는 거의 없음

B. 1방향의 절리군

C. 1방향의 절리군과 뷸규칙한 절리

D. 2방향의 절리군

E. 2방향의 절리군과 불규칙한 절리

F. 3방향의 절리군

G. 3방향의 절리군과 불규칙한 절리

H. 4 또는 그 이상의 절리군과 불규칙적인 절리가

현저하게 많음

I. 토사상으로 파쇄된 암반

0.5 ~ 1.0

2

3

4

6

9

12

15

20

1. 절리의 교차부에 대하여 (3.0×Jn)

2. 갱구부에 대하여(2.0×Jn)

3. 절리면의 거칠기 계수 Jr

a. 절리면이 접촉하고 있는 경우 및

b. 전단변위 100 mm 이하로 절리면이 접촉하는 경우

A. 불연속성인 절리

B. 거칠거나 불규칙하고 파상

C. 평탄하고 파상

D. 박피상이고 파상

E. 거칠거나 불규칙하고 파상

F. 매끈매끈하고 평탄

4

3

2

1.5

1.5

1.0

1. 관련 절리군의 평균 절리간격이 3

m 이상인 경우는 1.0을 더함

2. 선상구조가 최소 강도방향으로

배열되어 있을 경우는 이러한

선상구조를 갖는 평탄한 표층의

절리에 대하여 Jr =0.5로 한다.

제4권 터널

84

<표 3.14> Q-시스템에 이용되는 매개변수(계속)

기 술 값 값

G. 박피상이고 평탄 0.5

c. 전단 시 절리면의 접촉이 생기지 않는 경우

H. 절리면의 접촉을 막는데 충분한 두께의 점토

광물협재

I. 절리면의 접촉을 막는데 충분한 두께의 모래, 자갈,

또는 파쇄대

1.0

1.0

4. 절리면의 변질 정도 (joint alternation number) Ja r(개략치)

a. 절리면이 접촉하고 있을 경우

A. 강하게 결합하고 경질로서 견고한 불투수성

충전물을 함유

B. 절리면이 불결한 상태일 뿐이고 변질되어 있지

않음

C. 절리면은 약간 변질되고 견고한 사질입자, 점토분이

없는 풍화암 등을 함유

D. 실트질 점토 또는 사질점토로 피복되고 소량의

점토를 함유

E. 연화된 또는 마찰각이 작은 점토광물 즉 고령토,

운모 등으로 피복되어 있다. 또 녹니석, 활석,

석고, 흑연 등과 소량의 팽창성 점토를 함유

(불연속성 피복물의 두께는 1 ~ 2 mm 그 이하)

0.75

1.0

2.0

3.0

4.0

(25.~ 35.)

(25.~ 30.)

(20.~ 25.)

(8.~ 16.)

1. 잔류마찰각 r은

변질물의 광물적

성질을 고려하여

개략적인

참고치로 하고

있음.

b. 천단변위 100 mm 이하에서 절리면이 접촉하는

경우

F. 사질입자 점토분이 없는 풍화암 등

G. 강하게 과압밀된 비연화 점토.광물의 충전물

(연속성이며 두께 ＜ 5 mm)

H. 중간정도 또는 과압밀되어 연화한 점토광물의

충전물(연속성이며 두께 ＜ 5 mm)

J. 팽창성 점토 충전물 즉 몬모리로라이트(연속성이며

두께 ＜ 5 mm), Ja값은 팽창성 점토의 비율과 물

의 유무에 관계됨.

4.0

6.0

8.0

8 ~ 12

(25.~ 30.)

(16.~ 24.)

(12.~ 16.)

(6.~ 12.)

c. 전단 시 절리면의 접촉이 생기지 않는 경우

K. 풍화 또는 파쇄된 암석 및 점토의 띠상협재

L. M. (점토의 상태에 따라서 G,H 및 J를 참조)

N. 실트질 점토 또는 사질점토의 띠상으로 협재하며,

점토 함유량은 소량

P. 점토가 두꺼운 연속성인 분포

6.0, 8.0

8 ~ 12

5.0

10.0 ~ 13.0

(6.~ 24.)

(6.~ 24.)

제9-1편 터널 본체

85

<표 3.14> Q-시스템에 이용되는 매개변수(계속)

기 술 값 값

Q.R 나 구역(점토의 상태에 따라서 H 및 J를 참조) 13.0 ~ 20.0

5. 절리 사이의 물에 의한 저감계수

Jw 개략의 수압

(MPa)

A. 건조상태에서의 굴착 또는 소량의 용수,

즉, 국부적으로 ＜ 5ℓ/분

B. 중간 정도의 용수 또는 중간 정도의 수압, 때에 따라

절리 층전물의 유출

C. 충전물이 없고 절리가 있으며 내력이 있는 암반 내의

대량의 용수 또는 높은 수압

D. 대량의 용수 또는 높은 수압, 충전물의 상당량이 유출

E. 발파 시에 예외적으로 다량의 용수 또는 예외적인 높은

수압 시간과 더불어 감소

F. 예외적으로 다량의 용수 또는 예외적인 높은 수압, 수량

감소 없이 계속 유출

1.0

0.66

0.5

0.33

0.2 ~ 0.1

0.1 ~ 0.05

＜ 0.1

0.10 ~ 0.25

0.25 ~ 1.00

0.25 ~ 1.00

＞ 1.0

＞ 1.0

1. C에서 F항까지는

극히 개략적인

추정치,

배수공사를 시공

한다면 Jw를

늘림

2. 동결이 있는

특별한 문제는

고려하지 않음

6. 응력 감소계수(Stress Reduction Factor, SRF)

a. 터널 굴착 시 암반에 이완이 생길 가능성이 있는

약층이 공동과 교차하고 있는 경우

SRF

A. 점토 또는 화학적으로 풍화한 암석을 포함하는

약층이 복수로 있고 주변암반이 느슨해져

있다.(굴착 심도에 무관)

B. 점토 또는 화학적으로 풍화한 암석을 포함하는

단일 약층(굴착 심도 50 m 이하)

C. 점토 또는 화학적으로 풍화한 암석을 포함하는

단일 약층(굴착심도 50 m 이상)

D. 내력이 있는 암반 내에 복수의 전단대(점토를

함유하지 않음)가 존재하고 주변암반은

느슨해졌음(굴착 심도에 무관)

E. 내력이 있는 암석 내에 단일 전단대(점토를

함유)(굴착심도 50 m 이하)

F. 내력이 있는 암반 내에 단일 전단대(점토를

함유)(굴착심도 50 m 이상)

G. 느슨하며 충진되지 않은 절리, 절리가 심하게

발달됨.(굴착 심도에 무관)

10.0

5.0

2.5

7.5

5.0

2.5

5.0

1. 문제가 되는 전단대가 공동과

교차하지 않는 경우 SRF를 25 ~

50% 이하로 낮춤.

2. 초기 응력장(측정되었을 경우)이

강한 이방성을 나타낼 경우

5≤≤10일 때 c는

0.8c로, t는 0.8t로 감소시킴.

 ＞ 10일 때 c를 0.6c로,

t를 0.6t로 감소시킴.

여기서, c:일축압축강도,

t :인장강도(점재하), 과 는

각각 최대, 최소 주응력임

3, 지표에서 터널상부까지 깊이가 터널

폭 보다 작은 곳에서의 몇몇

사례에서는 SRF는 2.5를 5로

증대시키는 편이 좋다(H 참조)

b. 내력이 있는 암석에서 암반 응력이 문제가 되는

경우

c t SRF

H. 지표 가까이에서 낮은 응력

J. 중간 정도의 응력

K. 높은 응력에서 대단히 견고한 지질구조(일반적으로

안정성에 관해서는 양호하나 벽면의 안전에 관해서

는 불리하게 될 가능성이 있다)

＞ 200

200 ~ 10

10 ~ 5

＞ 13

13 ~ 0.66

0.66 ~ 0.33

2.5

1.0

0.5 ~ 2.0

제4권 터널

86

<표 3.14> Q-시스템에 이용되는 매개변수

기 술 값 값

L. 암석 파쇄는 적다(괴상암반)

M. 아주 심한 암석 파쇄(괴상암반)

5 ~ 2.5

＜ 2.5

0.33 ~ 0.16

＜ 0.16

5 ~ 10

10 ~ 20

c. 압출성 암반 즉 암반의 높은 압력 영향으로 내력이

없는 암석이 소성 유동을 일으킬 경우

SRF

N. 중간 정도의 압출성 암반 압력

O. 격심한 압출성 암반압력

5 ~ 10

10 ~ 20

d. 팽창성 암반 즉 물의 유무에 지배되는 화학적

팽창성 작용을 일으킬 경우

SRF

P. 중간 정도의 압출성 암반 압력

R. 격심한 압출성 암반 압력

5 ~ 10

10 ~ 15

(3) 기타 분류 기준

(가) 한국엔지니어링 진흥협회의 분류 기준

우리나라는 NATM을 위하여 표준적인 암반 분류 기준이 제시된 것은 아직 없으며, 탄성

파속도 및 일축압축강도를 기준으로 한국엔지니어링 진흥협회에서 분류한 내용은 표

3.15와 같다.

<표 3.15> 한국엔지니어링 진흥협회의 분류(계속)

암반

분류

시추 굴진 상황

암 반 의 성 질 탄성파

속도

(kmsec)

qu

풍화변질상태 균열상태 코아상태 함마타격 집수시험 (MPa)

풍

화

암

Metal

crown bit로

용이하게 굴진

가능하며

때로는 무수

시추도 가능

암

내부까지도

풍화 진행,

암의 구조 및

조작이 남아

있음

균열은

많으나

점토화의

진행으로

거의 밀착

상태 임

세편상

암편이 남아

있고 손으로

부수면

가루가 되기도

함. 단형

코아가 없음

손으로도

부서짐

원형 보존이

거의

불가능하며,

세편상으로

분리됨

＜ 1.2 ＜ 12.5

연

암

Metal crown

bit로

용이하게 굴진

가능

암 내부의

일부를

제외하고는

풍화 진행,

장석, 운모 등

이색, 변질

균열이 많이

발달, 균열

간격은 50

mm 이하

이고, 점토

협재함

암편상 ~

세편상

(각책상)

원형 코아가

적고 복구

곤란

해머로 치면

가볍게

부서짐

세편상으로

분리되고

암괴로

분리

1.2

~

2.5

12.5

~

40.0

제9-1편 터널 본체

87

(나) 서울 지하철 분류 기준

서울 지하철 9호선에서 적용하고 있는 지반 분류 방법과 분류된 각 지반의 특성은 표

3.16과 같다.

암반

분류

시추 굴진 상황

암 반 의 성 질 탄성파

속도

(kmsec)

qu

풍화변질상태 균열상태 코아상태 함마타격 집수시험 (MPa)

중

경

암

Metal crown

bit로도 굴진

가능하나

Diamond

bit를

사용하면

코아 회수율이

양호한 암반

균열을 따라

다소 풍화

진행, 장석 및

유색 광물은

일부 변색됨

균열 발달

일부는

점토가

협재함.

세편 상태로

잘 부서짐.

균열 간격은

100 m 내외

대암편상 ~

단주상 100

mm

이하 이며,

특히 50

mm 내외의

코아가

많음. 원형

복구 가능

해머로 치면

현저한

소리를 내고

부서짐

암괴로

분리하나

입자의

분산은

거의 없고

변화 하지

않음

2.5

~

3.5

10

~

80

경

암

Diamond

bit를

사용하지

않으면

굴진하기

곤란한 암반

대체로 석괴,

균열을 따라

약간 풍

화·변질됨.

암 내부는

신선함

균열의

발달이

적으며 균열

간격은

5~150 mm

대체로 밀착

상태이나

일부는 open

됨

단주상 ~

봉상 대체로

200 mm

이하 1m

당 5~6개

이상

해머로 치면

금속음을

내고 잘

부서지지

않으며 휘는

경향을 보임

거의

변화하지

않음

3.5

~

4.5

80

~

120

극

경

암

Diamond

bit의 마모가

특히 심한

암반 및

경암의

파쇄대로

코아의 막힘이

많은 암반

대단히 신선

하고

풍화·변질되지

않음

균열 발달이

적으며,

그 간격은

20 ~ 500 mm

로 밀착

(mosaic

상태의 균열

발달.

그 간격은

50 mm이하)

봉상~장주상

완전한

형태를 보유

1m당

5~6개(암편

상~각력상으

로 원형

코아가

적음)

해머로 치면

금속음을

내고 잘

부서지지

않으며 휘는

경향을 보임

거의

변화하지

않음

4.5

이상

＞ 120

제4권 터널

88

<표 3.16> 서울 지하철 9호선 지반분류와 각 지반의 특징

지반명 및 정성적 특징

(노두나 굴착지의 노출 지반 조사 시)

시추 조사 시의

분류기준

RMR－SYSTEM

R1 R2 R3 R4

RMR－SYSTEM

R5 R6

적 용 검 토

보 조 공 법

퇴적토층(DS) 원지반에서 분리·이동되어

다른 곳에 퇴적된 층으로 대체로 원지

반보다 연약하며 입자의 크기나 구성에

따른 세분

흙의 통일분류

법으로 세분함

용수저감대책

붕락방지대책

풍화토층(RS) 조암광물이 대부분 완전

풍화되어 암석으로서의 결합력을 상실한

풍화잔류토로서, 절리의 대부분은 풍화

산물인 점토 등 2차 광물로 충전되어

흔적만 보이고, 함수포화시에 전단강도가

현저히 저하되기도 하며, 손으로 쉽게

부수어지는 지반

N＜50회/100mm

흙의 통일분류법

으로 세분함

용수저감대책

붕락방지대책

풍화암층(WR) 심한 풍화로 암석자체의

색조가 변색되었으며, 충전물이 채워지

거나 열린 절리가 많고, 가벼운 망치

타격에 쉽게 부수어 지며 칼로 흠집을

낼 수 있음. 절리 간격은 좁음 이하이며,

시추 시 암편만 회수되는 지반

TCR≥10%

RQD＜10%

N≥50회/100mm

qu＜100kg/cm2

≤1≤3≤8≤20

RMR*＜33

≤ 4, ＞－10 용수저감대책

＞ 4, ≤－10 붕락방지대책

연암층(SR) 절리면 주변의 조암광물은

중간 풍화되어 변색되었으나 암석 내부는

부분적으로 약한 풍화가 진행 중이며,

망치 타격에 둔탁한 소리가 나면서

파괴되고, 일부 열린 절리가 있으며,

절리 간격은 중간 정도인 지반

TCR≥30%

RQD≥10%

qu＞100kg/cm2

≤2≤3≤10≤25

33＜RMR*＜40

≤ 4, ≤－10 붕락방지대책

＞ 4, ≤－10 여굴저감대책

보통암층(MR) 절리면에서 약한 풍화가

진행되어 일부 변색되었으나 암석은

강한 망치 타격에 다소 맑은 소리가 나면서

깨어지고, 절리면의 대부분이 밀착되어

있고 절리 간격이 넓음

TCR≥60%

RQD≥25%

qu≥500kg/cm2

≤7≤8≤15≤25

40＜RMR*＜55

≤－10 여굴저감대책

경암층(HR) 조암광물의 대부분이 거의

신선하며, 암석은 강한 망치타격에 맑

은 소리를 내며 깨어지고, 절리면은 잘

밀착되어 있고 절리 간격이 매우 넓음

TCR≥80%

RQD≥50%

qu≥1000kg/cm2

≤12≤13≤20≤30

55＜RMR*＜75

≤－10 여굴저감대책

극경암층(XHR) 거의 완전하게 신선한

암으로서 절리면은 잘 밀착되어 있고, 강한

망치 타격에 맑은 소리가 나며, 잘 깨어지

지 않으며, 절리 간격이 극히 넓음

TCR≥80%

RQD≥75%

qu≥1,500kg/cm2

≤12≤17≤15≤30

75＜RMR*

(다) 고속전철 기획단

고속전철 기획단의「고속철도 터널 표준시방서(안)」에서 제시하고 있는 암반 분류 방법을

표 3.17에 예시하였다.

제9-1편 터널 본체

89

<표 3.17> 고속철도 시방서 지반 분류(안)(계속)

지반

등급

지 (암) 반 판 정 기 준

일축

압축강도

(MPa)

탄성파속도

Vp

(km/sec)

변형계수

(MPa)

지 반

강도비

시추 코아의 상태 현장 육안 관찰

굴착 후

시추검층 상태

코아

회수율

(%)

RQD

(%)

해머타격

균열

상태

풍

화

암

＜ 5 ＜ 1.2

100 ~

400

1 이하

세편상으로

암편이 남아

있으나 단형

코아가 없음

- -

약한 해머

타격에 부

서지고 일

부 손으로

도 부서짐

-

.암 내부에

풍화 진행 .암의 구조

및 조직이

남아 있음

연

암

5 ~ 25 1.2 ~ 2.5

400 ~

1,000

1 ~ 4

.암편상세편상

(각력상) .원형 코아가

적고 원형

복구 곤란

40

이하

10

이하

해머로 치

면 탁음을

내며 부서

지며 균열

이 되면서

갈라짐

50

mm

이하

.암 내부를

제 외 하 고

풍화 진행 .점성 토가

절 리 면 을

피복 .세편 상으

로 나옴

보

통

암

25 ~ 50 2.5 ~ 3.5

1,000 ~

5,000

4 이상

.대암편상~

단주상 .균일간격

100mm

내외 .50mm 내외

의 크기가

많고, 원형

복구 가능

40

~

70

10

~

70

해머 타격

에 쉽게

갈라지며,

연속면을

따라 비교

적 작은 조

각으로 갈

라짐

100

mm

내외

.균열을

따라 다소

풍화 진행 .장석 및

유색 광물

일부 변색

경

암

50 ~ 100 3.5 ~ 4.5

5,000 ~

10,000

-

.단주상~봉상

.대체로

200mm

이하 코아가

1m당

70

이상

70

~

90

강한 해머

타격에 갈

라지나 절

리면을 따

라 비교적

크게 갈라

짐

50 ~

150

mm

.대체로

신선 .균열을

따라 약간

풍화 .암 내부는

신선

극

경

암

100 이상 4.5 이상

10,000

이상

-

.봉상~장주상 .코아가 거의

200mm

이상 .세편(작은

조각)은 거의

포함되지

않은 상태

90

이상

90

이상

해머 타격시

튀어 오르고

여러 번

타격시 갈라

지나 신선한

면이 나타남

200

~

500

mm

.대단히

신선 .변질 되지

않음

제4권 터널

90

<표 3.17> 고속철도 시방서 지반 분류(안)

지반

등급

지 (암) 반 판 정 기 준

일축

압축강도

(MPa)

탄성파속도

Vp

(km/sec)

변형계수

(MPa)

지 반

강도비

시추 코아의 상태 현장 육안 관찰

굴착 후

시추검층 상태

코아

회수율

(%)

RQD

(%)

해머타격

균열

상태

주) 중생

대퇴적암

류는

경암 이하 .퇴적암 및

응 회 암 류

는 중경암

이하 .화산암,

심성암,

성암류 및

규화된

적암류는

지반

등급의

제안이

없음

. 현장

탄성파

속도 . 터널 상부

150 mm

범위 내

에서 복수

의 속도층

이 있을

경우

저속도층

의 속도를

적용

토피가

100mm 이상에

적용

토피가

터널 폭의

2배 이상

500 m

미만에

적용

. 코아 직경이 50 mm 이상

. 더블코아 바렐 이상 사용

. 다이아몬드 비트 사용

. 개략적인

판정치임