터널 설계시 지질조사 종류 및 방법

터널 설계 시 지질조사는 매우 중요한 단계입니다. 이는 터널이 안정적으로 건설될 수 있도록 지반의 특성을 파악하고, 지반에 대한 정확한 정보를 제공하기 위함입니다. 지질조사에는 여러 종류와 방법이 있으며, 이를 통해 지질학적, 물리적 특성 및 터널 공사의 위험 요소를 미리 파악할 수 있습니다. 주요 지질조사의 종류와 방법은 다음과 같습니다.

1. 지질조사의 종류

1.1. 표면지질조사

• 목적: 터널 건설 예정 지역의 표면을 대상으로 지반의 특성을 파악합니다. 주로 암석, 토양의 종류, 경사, 균열 등의 정보를 수집합니다.
• 방법:
  • 지형도 작성
  • 표본 채취
  • 지질 단면도 작성
  • 지표 구조물 확인 (절벽, 단층 등)

1.2. 지하지질조사

• 목적: 터널의 깊이와 연관된 지층과 암석의 특성, 지하수 위치, 지반의 강도 등을 파악하기 위해 수행됩니다.
• 방법:
  • 시추조사: 지하 깊숙이 시추를 통해 지층을 분석하며, 심층에서의 지질을 정확히 파악할 수 있습니다.
  • 굴진조사: 터널이 들어설 구간을 굴착하여 실제 지반의 특성을 실시간으로 파악합니다.

1.3. 지진 조사

• 목적: 터널이 위치한 지역의 지진 위험을 평가합니다. 지반의 응답성, 진동 특성 등을 고려하여 설계에 반영합니다.
• 방법:
  • 지진 활동도 조사
  • 지반 진동 특성 분석
  • 내진 설계 기준 적용

2. 지질조사 방법

2.1. 시추 조사

• 목적: 지하 깊숙이 있는 지층 및 암석의 종류, 상태를 파악하기 위해 구멍을 뚫어 샘플을 채취합니다.
• 방법:
  • 정상 시추: 표준 시추기를 사용하여 표본을 채취합니다.
  • 보링 조사를 통한 토질 분석: 지하 깊이에서 채취한 토양과 암석 샘플로 실험을 진행하여 지반의 물리적, 화학적 특성을 분석합니다.

2.2. 지구 물리학적 탐사

• 목적: 터널이 위치한 지반에 대한 비파괴적인 탐사로, 지반의 특성, 밀도, 지하수 등을 파악합니다.
• 방법:
  • 전기저항 탐사: 지하의 전기저항을 측정하여 지하수, 암석의 특성을 파악합니다.
  • 중력 탐사: 중력 값을 측정하여 지층의 밀도 차이를 분석합니다.
  • 지진파 탐사: 지진파의 속도와 특성을 이용해 지층의 탄성 특성을 분석합니다.

2.3. 지하수 조사

• 목적: 터널 건설 지역의 지하수 흐름 및 수위, 수질 등을 파악하여 설계 및 시공에 반영합니다.
• 방법:
  • 수위 관측: 터널 예정지 주변의 우물이나 시추공에 수위를 측정합니다.
  • 수질 분석: 지하수의 성분과 특성을 분석하여 건설에 미치는 영향을 평가합니다.

2.4. 지반 강도 시험

• 목적: 지반의 강도 및 압축성을 파악하여 설계 기준을 설정합니다.
• 방법:
  • CPT (Cone Penetration Test): 원뿔 모양의 기구를 지반에 삽입하여 토양의 강도와 특성을 실시간으로 분석합니다.
  • SPT (Standard Penetration Test): 시추 과정에서 얻어진 데이터를 바탕으로 지반의 강도를 평가합니다.

3. 지질조사의 목적

• 지반의 물리적 특성: 암석의 강도, 토양의 구성, 압축성 등을 파악하여 터널 구조에 대한 적합성을 분석합니다.
• 지하수 특성: 지하수가 터널 공사에 미치는 영향을 평가하고, 배수 계획을 수립합니다.
• 지진 및 자연재해 고려: 지진대와 같은 위험 요소를 고려하여 안전한 터널 설계를 할 수 있도록 합니다.
• 터널의 안정성 평가: 터널의 안정성을 보장하기 위해 적합한 암석 및 토질을 찾아내고, 터널의 깊이, 형태 및 보강 방법을 결정합니다.

결론

터널 설계에서 지질조사는 매우 중요한 과정으로, 지질학적 특성을 정확히 파악하고 터널의 안정성과 안전성을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 조사 방법들을 종합적으로 활용하여, 보다 정밀하고 효율적인 설계를 할 수 있습니다.