주입상태의 평가

1. 적당한 주입상태

 

 ① 25Lu의 투수성을 보이며 주입단계의 암질상태가 균일하고 인접한 주입공으로 연결누출되지 않을 때의  주입상태가 이상적이고 적당한 주입상태입니다.

 

 ② 주입시작 30분 경과후에 주입량이 가장 많아지면 주입공 부근의 균열은 주입재로 채워져 주입재의 확산이 힘들어집니다. 주입압은 3.5kgf/cm2로 고정시켰고 주입량도 수압시험 때의 주수량과 비슷합니다.

 

적당한 주입상태

 

 ③ 1~45시간 경과 후 w:c=1:1로 바꾸어도 주입량의 변화는 미미한데 이는 주입재 농도를 부배합으로 변경한 것이 적절하였다고 판단됩니다.

주입재가 들어가지 않는 상태에서 주입압력을 15분 간 더 지속시켰으며 주입량은 수압시험 때 예상한 것처럼 보통이상 들어간 것으로 판단됩니다.

 

그라우팅 주입

 

 ④ 이러한 자료는 대개의 경우 균열 틈새가 1~25mm 정도 되는 것이 상당히 멀리까지 뻗어 있을 때 나타나며, 주입량도 적당하고 오랫동안 주입하였을 때 얻을 수 있는 결과입니다.

 

 ⑤ 이러한 주입결과는 주입농도와 압력이 적정하였고 최대량의 시멘트를 주입하였으며, 주입재의 누출-연결이 없었으므로 주입공 인접부에 보강공을 뚫을 필요가 없다고 평가됩니다.

이러한 평가는 엔지니어만이 가능합니다.

 

2. 소량의 주입상태

 

 ① 주입재가 주입공의 빈 공간을 채우는 정도로 소량 들어가는 경우로써 5Lu정도의 투수성이거나, 20Lu정도의 투수성을 보이나 미세한 균열이 발달한 경우에는 그림과 같은 그래프를 보입니다.

 

 ② 투수성이 낮아서 주입시작을 3:1로 시작하였던바 금방 주입공에만 차고 수개의 균열에만 채워진 것으로 판단됩니다.

최초 15분 동안 들어간 주입재량은 대단히 적으며 이후 15분간에 들어간 양은 더 적습니다. 주입공을 채우는 양 정도입니다.

 

 ③ 동일한 압력으로 계속 주입하였으나 더 이상 들어가지 않는 결과는 주입재의 농도를 더 이상 부배합으로 변경할 여지가 없고, 연결과 누출 조건도 아니므로 인접부에 보강공을 시공할 필요가 없음을 알 수 있습니다.

 

 ④ 이와 같은 특성을 보이는 주입구간의 균열은 틈새가 0.5mm 이하이고 균열의 숫자도 몇 개 되지 않은 경우로써 4Lu 정도의 지층이고, 20Lu 정도일 때는 틈새가 많이 발달하고 있으나 시멘트 입자를 받아들일 수 없을 정도로 미세함을 의미합니다.

 

3. 다량의 주입상태

 

 ① 수압시험 결과 100Lu가 넘으며 균열이 열려있는 지층상태로서 주입량이 많을 것으로 미리 예상하고 최초 주입재 농도를 0.8:1인 부배합으로 시작한 경우입니다.

 

 ② 최초 15분 간에는 무압의 상태에서 빨리 주입이 되어 0.6:1로 바꾸고 15분 지속하였으나 계속 주입되어서, 45분 경과 후에는 0.5:1로 농도를 바꾸었더니 압력이 걸리기 시작하였습니다.

 

 ③ 그 이후에는 계속하여 w:c=0.5:1로 유지하여 주입하였던바 시간이 경과할수록 압력이 상승하기 시작하였습니다.

압력상승은 주입재가 개구상의 절리 틈새에서부터 외부로 더 이상 퍼져 나가지 못하고 딕소트로피 고결이 일어나고 있음을 가리키고 있습니다.

 

 ④ 압력은 리턴배관으로 주입재 일부를 빼내지 않고 전량을 주입공으로 보내는 상태에서 기록된 것이다. 1-30시간 이후에는 주입량이 많이 줄어들었으나 압력은 시방압력인 3.4kgf/cm2까지 올라가지 않은데 이는 아직도 큰 틈새가 다 채어지지 않았음을 의미합니다.

 

 ⑤ 2시간 이후에야 계획 압력까지 상승하면서 거부반응이 조만간 도달할 징후가 보이고 2~45시간 지나서야 거부반응이 일어납니다.

 

 ⑥ 이러한 결과는 주입재 농도가 적절하였으며 주입펌프가 더 많은 양을 공급할 수 있었다면 거부 반응이 더 빨리 일어났을 것입니다.

누출과 연결성이 없었으므로 주변에 보완공을 추가할 필요성이 없다고 볼 수 있습니다.

그러나 한 방향으로만 우세하게 주입되었을 가능성이 있으므로 계획대로 내삽법에 의한 다음 단계의 주입공을 실시하여 주입효과를 확인해야 합니다.

 

4. 비정상적인 주입상태

 

 ① 지표누출이나 암반변위가 생기는 경우가 있습니다. 수압시험 때 지표에 무수히 발달한 균열로 물이 누출되며 100Lu 이상의 투수성을 보여서, 최초의 주입재 농도를 w:c=2:1로 시작하였습니다.

이는 부배합의 주입농도를 바꾸기에 앞서 작은 틈새를 충전시키기 위해서였습니다.

 

 ② 2:1로 주입은 예상대로 주입재가 빠른 속도로 들어가며 압력이 올라가지 않습니다.

물이 지표의 균열로 나오기 시작하다가 주입재가 누출되었습니다.

30분부터는 주입량 조절밸브를 조금 잠가서 지표누출량을 줄이고 지표누출지점에 쐐기 작업을 하면서 주입재 농도를 더 부배합으로 바꾸었더니 45분 부터는 압력을 받기 시작합니다.

 

 ③ 그 이후 농도를 0.8:1로 바꾸었고 누출로 인해 압력이 떨어지면 계속 코킹작업을 병행하면서 수 분 간의 간격으로 단속적인 주입을 하였더니 압력이 조금씩 올라갑니다.

 

 ④ 터파기면 암반에 연약 부분이 많아서 압력이 올라가면 암반의 변위가 일어나고 누출이 심하게 생깁니다.

 

 ⑤ 1~45시간부터는 코킹작업과 단속적인 주입을 하였던바 주입량과 누출현상이 줄어들었는데 암석의 변위 발생을 줄이기 위해 주입압력은 0.5로 낮게 유지시켜 줍니다.

 

 ⑥ 2-45시간에는 주입량이 갑자기 증가하는데 단속적인 주입으로 정확히 주입량을 측정키는 어렵고 농도를 0.6:1로 높였더니 누출도 많이 줄어였으며 압력이 올라갑니다.

 

 ⑦ 이와 같은 시공결과는 너무 부배합이고 낮은 압력으로 주입되어서 주입구간의 균열 틈새 충진이 불완전할 가능성이 커집니다. 따라서 2차 재주입을 시행하였다 치더라도 주입공 양편에 보완공을 추가하여야 합니다.

 

5. 다량주입과 소량주입의 기준

 

 ① 그라우팅에서 어느 정도의 주입량이 들어갔을 때 많이 들어갔다거나 적게 들어갔다고 표현할까요? 애매한 기준이나 주입심도 m당 시멘트 중량을 기준으로 제안합니다.

 

그라우팅 다량주입과 소량주입의 기준

 

 ② 그러나 A.C. Houlsby는 100L/m(3.7대) , 30~100L/m(1~3.7대), 30L/m 이하(1대)를 기준하여 다량, 보통, 소량으로 나누었습니다.