시추조사 기준 및 시추조사 작업

박상주 박사 연락처 : 010-3816-1998

시추조사는 지반상태를 파악하기 위한 조사 중에서 가장 기본적이며 구체적인 조사방법이다. 원하는 심도의 시료를 채취하여 지층을 직접 확인할 수 있고, 이 시료를 가지고 각 종 시험을 할 수 있기 때문이다. 더구나 시추공에서 시험할 수 있는 각종 정밀한 장비들이 개발되면서 시추공시험으로써 많은 지하정보를 얻을 수 있게 되었다. 이 정보들은 현장의 정보이기 때문에 실내시험에서 얻는 정보보다는 훨씬 가치가 있으므로 시추조사의 목적은 시료채취보다는 공내시험에 더 비중을 두게 되었다. 시추공 시험은 시추조사와 연계시켜 이용하는 것이 편리하다.

시추조사는 정보수집의 신뢰도는 높지만 경비와 시간이 많이 소요되므로 효율적으로 계획하여야 한다. 시추심도와 시추간격을 결정하는 기준은 지질조사의 목적과 지질, 지형에 따라 가변적이지만 어느 정도의 기준은 정할 수 있다. 시추작업은 보통 코아링(coring)방법을 가장 많이 사용하지만 시간과 경비를 줄일 수 있는 타격식 시추방법도 조사에 많이 활용할 필요가 있다.

시추조사 결과를 기재하면서 암반, 토층의 각종 분류를 활용하는데 이들 중 상당부분은 분류라기보다는 암반, 토층의 특징을 설명하는 기재학상의 구분으로 보아야 한다. 암석코아의 기재사항 중 가장 중요한 것은 R.Q.D와 풍화도이다.

일반적으로 시추조사는 조사목적 예상지질조건, 필요한 자료의 정도 등에 따라서 달라지므로 소기의 목적을 달성할 수 있도록 심도, 공경 및 굴착방법 등을 적절히 결정하여야 한다.

시추의 종류는 시추의 경사도와 굴착 방법에 따라 분류할 수 있다.

경사도에 따라 시추방법을 분류하면 수직시추(vertical drilling), 경사시추(inclined drilling), 수평시추(horizontal drilling)로 나누어진다. 대부분의 시추는 수직시추로 하지만 지형이나 조사 대상물의 지질구조 등에 따라서는 경사시추 또는 수평시추가 효과적인 경우가 있다.

굴착 방법에 따른 시추의 종류를 분류하면 다음과 같다.

• Cable Tool(Purcussion Method) : 굴착을 위한 뾰족하고 무거운 추를 반복적으로 들었다 놓았다 하면서 단단한 암석을 파쇄하는 방법으로 굴착을 한다. 미고결층의 굴착시에는 공벽을 지지하기 위하여 굴착전 몇 미터씩 케이싱을 삽입한 후 굴착하며 물을 주입하여 슬러지를 만든 후 양수관 또는 펌프를 사용하여 암편을 제거한다.

• 수압식 방법(Jetting Method) : 파이프 아래에 비트를 달아 고압으로 물을 분사하는 동시에 비트의 진동으로 굴착한다. 이 방법은 미고결층에서 15cm 이하의 소구경 굴착을 할 경우 사용한다.

• 회전식 방법(Rotary Method) : 여러 톱니가 달린 파이프를 회전함으로써 굴착하는 방법으로 원활한 회전과 암편의 제거를 위하여 유체를 주입하며, 유체의 주입방법에 따라 정회전방식과 역회전방식으로 구분한다.

1. 조사기준

시추조사는 지반상태를 규명하기 위해 실시하는 조사 중 가장 직접적인 조사방법이다. 그러나 비가시적인 땅속을 대상으로 하는 시추조사 특성상 계획을 수립하는 기준을 뚜렷하게 정립하기 어려워 조사계획을 수립할 때마다 혼선을 겪는 경우가 많다. 조사대상이 변화의 폭이 큰 자연이므로 모든 조사에서 통용될 수 있는 일정한 조사기준을 제시한다는 것은 현실적으로 쉬운 일이 아니나 최소한 농어촌정비법 시행규칙 제49조에 의해 농림부장관이 고시한 농업생산기반정비사업의 측량설계에 관한 업무기준(지질조사)물량은 준수하여야하며 이 기준에 없는 세부조사공종은 우리공사 조사비적산기준을 적용토록 한다.

2. 시추작업

지하암반을 천공하여 지층분포와 각 지층의 물리적 성질을 직접 확인하기 위하여 시추작업을 실시하는데 이에 대하여는 ASTM D 2113-83 등에 상세하게 규정되어 있다.

 

2.1

장비 및 기구

가. 시추기

• 조사 심도와 목적을 고려하여 선정하며, 유압회전식 사용을 원칙으로 한다.

나. 펌프

• 시추작업에 필요한 충분한 순환수를 공급할 수 있는 용량이어야 한다.

• 장비 크기와 종류, 청수와 이수의 비중 및 점도, 시추 심도, 공경 등을 고려하여 펌프 용량, 유속, 수량 및 수압을 충분히 유지할 수 있어야 한다.

 

다. 비트(bit)

• 지층상태를 고려해 메탈크라운 비트나 다이아몬드 비트 중 적절한 것을 선택하여 사용한다.

• 기반암이 시작되면 반드시 다이아몬드 비트를 사용하여 천공한다.

라. 코어 배럴(core barrel)

• 암석 코어 회수율을 최대로 높이기 위하여 지층에 따라 코어배럴을 선정하는데 통상 더블 코어배럴을 사용한다.

• 암반이 심하게 파쇄되어 더블코어바렐로 코아를 원상태로 회수하고 유지하기 어려울 경우 D-3 코어 배럴이나 트리플 코어 배럴을 사용한다.

• 심하게 파쇄된 암반에서는 코어가 코어 배럴 안에 머무는 시간을 단축하여 코어가 교란되는 것을 최소화하여야 한다. 이를 위해 길이가 1.5m 이내인 것을 사용한다.

• 코어 배럴 상부에 roller bearing swivel을 부착하여 outer tube가 회전하는 동안 inner tube는 정지상태로 코어가 교란되는 것을 방지할 수 있어야 한다.

• 연약하거나 부서지기 쉬운 지층에서 코어를 보호할 수 있도록 inner tube에 코어 리프터를 부착한다.

• 코어는 지상으로 인양한 후 교란되기 전에 관찰하고 이를 원상태로 보관한다.

• D-3 코어 배럴을 사용하여 코어를 회수하여 코어 상자에 옮길 때에는 코어가 교란되지 않도록 유의한다.

 

마. 로드(rod)

• 시추과정에서 발생하는 굴진 슬라임(slime)이 굴진 용수를 따라 공 밖으로 흘러나오는데 영향을 미치지 않아야 한다.

• 연결부(coupling)를 빼어 로드 두께가 1.5mm 이상 마모되었거나, 나사부분이 마모되었거나, 구부러진 로드는 사용하지 않는다.

• 두께가 얇아지면 로드가 파열되기 쉬우므로 1.5mm 이상 마모되지 않았더라도 마모 상태가 불량한 것은 사용하지 않는다.

• 로드의 내경이 줄어든 것은 제외한다.

• 로드를 지상에 던지거나 손상시키는 일이 없도록 하고, 지상에 놓을 때에는 받침목 위에 놓는다.

• 나사 부분이 상하지 않도록 로드를 세울 때에는 커플링 쪽을 아래로 향하도록 하고 두께 2~3cm 판자 위에 놓는다.

• 나사 부분은 항상 깨끗하게 보존한다.

• 로드 규격<표 5.2-2>

 

바. 케이싱 비트(casing bit)

• 토층이나 파쇄암반, 또는 공동 구간 등에서 시출할 때 공벽이 붕괴되지 않도록 케이싱을 설치하기 위하여 케이싱 비트를 사용하여 굴진한다.

아. 코어 상자

• 목재 또는 기타 내구성 자재로 제작하며 현장(용역)명, 시추년도, 시추공 번호 등을 기재한 후 시료를 보관한다.

• 뚜껑을 달아 코어 훼손 및 망실을 방지하도록 하며 여닫을 수 있도록 한다.

• 코어 상자 보관 기간은 사업특성에 맞게 결정할 일이나 최소한 건설이 종료되기 전까지 보관하는 것을 원칙으로 한다.

 

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