터널 지보재로서 케이블볼트의 성능평가에 관한 수치해석적 연구
Numerical Analysis on the Performance Evaluation of Cablebolts as Tunnel Supports
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초록
케이블볼트는 장공의 볼트가 필요한 경우나 대용량의 보조지보재로 사용되어졌으나, 지보능력의 상승과 다루기가 용이하다는 점에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 다양한 연구로부터 얻어진 실험결과에 근거하여 길이와 고정조건을 변화시켜가며 케이블볼트의 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 지보효과는 변위와 숏크리트 응력을 바탕으로 평가하였다. 케이블볼트에 긴장을 가하지 않고 그라우팅만 하였을 때에는 록볼트에 비해 지보효과가 떨어졌다. 그러나 긴장이 가해졌을 경우의 지보능력은 록볼트를 대신하기에 충분하였다. 케이블볼트의 긴장 후에 즉시 그라우팅을 시행하면 지보능력이 오히려 감소되지만 굴착면의 영향을 벗어난 후에 그라우팅을 수행하면 지보능력도 감소되지 않고 장기적인 안정성도 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. 주 지보재로서 케이블볼트를 현장에 적용하기 위해서는 보다 다양한 조건에서의 실험실 시험과 현장 시험 등을 포함한 연구가 수행되어야 할 것이다.
Abstract
Cablebolts used to be employed as auxiliary supports where long or high capacity bolts are needed, but become competitive by the improvements in supportability and easiness in handling. Based on the test results obtained from various researches, the performance of the cablebolts was analyzed numerically while varying lengths and fixing conditions. The supporting effecte is assessed by monitoring displacements and stress taken place in shotcrete. When cablebolts are grouted without being tensioned, supporting effect was not as good as that of rockbolts. But, their supportability was good enough to substitute rockbolts if tensioned properly. Post grouting right after tensioning of the cablebolts shows reduction in supportability, but long term stability could be achieved without losing supportability if grouted when the bolt is far enough from the face. Further study is necessary including laboratory and in-situ tests under various conditions to use cablebolts as main support in tunnels.
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