1. 루전시험의 일반적인 사항
자료 : 투수계수(k) 자동으로 구하는 엑셀서식 있는글
2022.12.21 - [공법정리] - 현장 투수시험 종류와 개념을 알아보자
① 투수계수(K)는 동수구배 1의 조건에서 투수성 매질을 통과하는 층류의 속도를 의미하는 것으로 암반에서는 일반적으로 이런 조건은 없습니다.
암석의 절리계는 여러 가지이며 파쇄대의 연속성은 대단히 불규칙하여 비등방성의 조건이 거의 대부분이어서 Darcy법칙에 의한 투수계수 산출은 큰 의미가 없습니다.
주입공에서 주로 방사상으로 그라우트가 침투해가는 특성상 투수계수의 산출보다는 루전값을 산출하여 설계나 시공에 이용함이 더 유용합니다.
암반의 투수성 평가에 사용되는 Lu단위는 전 세계적인 그라우팅 현장에서 사용되고 있습니다.
② 루전시험은 공내에 물을 집어넣어서 투수도를 구하는 방법으로써 1Lu는 10bars의 압력에서 시험구간 1m당 1L/min의 주수량이 들어가는 조건의 투수도를 의미합니다.
그러나 10bars의 압력은 대개의 그라우팅에서 너무 과다하여 훨씬 적은 압력으로 시험을 한 후 보정을 하여 Lu값을 산출하는데 이의 보정 방법은 다음과 같습니다.
③ 실제 터파기 표부의 치밀 견고치 않은 암석에 10bars의 압력을 적용할 수 없지만, 낮은 시험 압력에서도 만족할만한 시험 결과를 얻을 수 있습니다.
Lu값의 정확도는 1~5 정도의 값에서 가장 높으며 50 정도의 값에서는 플러스, 마이너스 10 정도이고 100 정도에서는 플러스, 마이너스 30 정도의 정확도를 나타냅니다.
Lu값은 상한치가 없으나 그라우팅에서 100Lu이상의 정밀한 값을 구해야 할 필요가 없으며 100Lu이상으로 표기하면 됩니다.
Lu값은 소수점으로 표시하지 않으며 1 이하의 값은 1로 표시합니다.
④ 균열의 크기나 간격을 고려치 않고 Lu값 자체만으로 시공성을 평가해서는 곤란합니다.
이는 같은 Lu값이라도 한개의 균열에서의 값일 수도 있고 여러 개의 가느다란 균열의 투수성을 나타낼 수도 있기 때문입니다.
공내 TV검층을 병행하여 균열의 발달상태를 조사하면 위의 궁금증을 풀 수 있어 바람직할 뿐만 아니라 주입재의 농도 결정에 많은 도움이 됩니다.
2. 시험방법
① 원지반상태의 투수성을 파악하여 그라우팅 필요성과 범위를 정하기 위하여 주로 루전 시험을 실시하는데, 이는 시공단계에서 주입 직전에 실시하는 수압시험보다 더욱 철저하게 하여야 합니다.
② 시험방법은 파커투수시험 방법과 동일하며 시험구간은 5~6m 정도로 하나, 낮은 댐에서는 짧게 잡는 것이 투수성 지층 심도를 정확하게 파악할 수 있어 그라우팅 계획이 과다해지지 않게 됩니다.
부정확한 Lu값은 주로 파커의 누수에 그 원인이 있습니다.
또한 집어넣은 물이 시험구간에서 방사상 또는 수평상으로 들어가지 않고 시험구간에서 위쪽 또는 아래쪽으로 발달된 절리계를 따라 물이 들어가는 경우에도 생깁니다.
③ 이와 같은 부정확성을 줄이기 위해서는 싱글파커를 사용하여 천공과정에서 수시로 시험하는 하향식 수압시험을 채택하여야 합니다.
Heitfeld(1965)가 광범위하게 조사한 바에 의하면 주수량은 더블파커를 사용할 때가 싱글파커를 사용할 때보다 800% 더 들어가는 것으로 보고된 바 있습니다.
이는 더블 파커의 조임 장치가 싱글 파커보다 완전치 못하여 시험구간 외로 주입수가 다량 빠져나가기 때문입니다.
④ 고무와 암반의 접촉면을 넓게 하기 위해 파커의 고무길이를 길게 하여 물이 빠져나가는 틈새를 없애야 하고 천공 과정에서는 불필요하게 암반이 손상되거나 교란되지 않도록 조심해야 합니다.
따라서 조사공의 천공은 충격식으로 하지 말고 회전식으로 하는 것이 바람직합니다.
혹시나 싱글 파커를 통한 누수 여부를 확인하기 위해서 공내 수위 상승 여부를 확인함이 좋습니다.
⑤ 주수관의 내경을 크게 할수록 관손실을 줄일 수 있고 커프링도 관내경과 맞는 것을 사용하여야 합니다.
압력게이지부터 시험공 거리도 1~1.5m 정도로 짧게 하느것이 좋습니다.
⑥ 펌프는 파커투수시험에서처럼 200L/min의 능력이 있는 것을 사용해야 하며 여러 단의 기어가 장착된 것이거나 엔진의 속도를 조절하여 회전수가 빨라질수록 펌프의 송수능력이 증가하는 것을 반드시 사용해야 합니다.
시공 효과 확인을 위한 수압시험 때는 60L/min을 써도 좋습니다. 밸브를 잠가야 시험압력을 높일 수 있는 펌프는 송수량이 줄어지므로 해당 시스템으로 구한 Lu값은 큰 의미가 없습니다.
3. 적정 시험압력
① 시험압력은 낮은압력->중간압력->최고압력->중간압력->낮은압력 의 5단계로 실시합니다.
시험압력은 높은 압력을 적용하여도 암반에 변위나 파쇄가 발생하지 않는다면 최대 10bars까지 올려 볼 수 있습니다.
시험압력은 파쇄압력 이상으로 가할 수는 없는데 이는 갑작스럽게 또는 예상치 못하는 순간에 파쇄가 일어나면 더 이상의 압력을 적용할 수 없기 때문입니다.
② 지표면 또는 터파기면에 가까운 얕은 심도나 연암에 높은 압력으로 주수하면 지반이 교란되므로 적은 압력을 적용하고 Lu값을 보정하여 산출합니다.
③ 경험법칙으로는 치밀한 암반에서는 최대 시험압력을 최대 주입압력과 같이 심도 m당 0.23kgf/cm2이 적당하며 암질이 불량할 때는 더 적은 압력을 적용하여야 합니다.
이와 같은 기준에 의한 단계별 적정 시험은 위와 같습니다.
④ 루전테스트의 적정 시험압력으로 값을 얻었다고 해도 현장에서는 일치 하지 않는 경우가 허다 합니다.
시험 지층의 매질이나 그라우팅의 방법에 따라 천차만별의 변수가 있기 때문입니다.
그래서 표준값부터 여러 압을 주되 시험을 여러군데 실시하는것이 좋습니다.
그래야 오차를 줄일수 있기 때문입니다.
루전테스트의 결과해석이 궁금하시면 아래 링크를 참고해주시면 됩니다
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