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ISSN : 2233-8292

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Vol.14 No.3
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축소모형실험을 이용한 연약대층 근접 터널의 거동

Behavior of tunnel adjacent to weak zone by using scaled model test

(사)한국터널지하공간학회 / (사)한국터널지하공간학회, (P)2233-8292; (E)2287-4747
2012, v.14 no.3, pp.231-246
이동석 (건국대학교)
전재현 (건국대학교)
박종덕 (건국대학교)
이석원 (건국대학교)
이동석, 전재현, 박종덕, & 이석원. (2012). 축소모형실험을 이용한 연약대층 근접 터널의 거동. (사)한국터널지하공간학회, 14(3), 231-246.
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초록

최근 터널 건설은 종종 연약대층을 인접하여 계획하게 된다. 이러한 경우 터널 굴착은 안정화되어 있던 지반을 이완시키고 따라서 터널의 안정성에 문제를 일으킬 수 있다. 안정성에 문제를 일으킬 수 있는 주요 영향인자들을 보면 연약대층이 지표면과 이루는 각도, 연약대층과 터널의 이격거리 등을 들 수 있다. 본 연구에서는 연약대층을 인접하여 건설되는 터널의 굴착과정에서 발생하는 변위량과 균열발생 양상을 조사함으로써, 연약대층이 지표면과 이루는 각도 및 연약대층과 터널의 이격거리가 터널의 역학적 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 연약대층이 지표면과 이루는 각도 및 연약대층과 터널의 이격거리를 변화시켜 가면서 균질한 재료를 가지고 실내 축소 모형실험을 수행하고 이를 분석하였다. 실험결과, 연약대층이 지표면과 이루는 각도가 수평에서 수직으로 변화함에 따라 터널 주변의 변위 발생량이 증가하였다. 연약대층과 터널의 이격거리가 증가함에 따라 터널 주변의 변위 발생량이 감소하였고, 특정 이격거리 이상에서 안정화 되었다. 이러한 발견들은 기존의 연구결과들을 정량적으로 검증하고 확장하는 것이라 판단된다. 최종적으로 연약대층이 지표면과 이루는 각도 변화에 따른 연약대층과 터널의 적정 이격거리를 정의하였다. 이러한 기초적인 연구는 연약대층을 인접하여 신설되는 터널 설계에 보다 합리적인 제안을 할 수 있을 것으로 판단된다.

keywords
Weak zone, scaled model test, tunnel behavior, separated distance, 연약대층, 축소모형실험, 터널거동, 이격거리

Abstract

Recently, the construction of tunnel frequently involves neighboring weak ground conditions. In this case, the stabilized ground could be relaxed by the excavation of tunnel. This will create issues in terms of stability of tunnel. Major factors determining the stability of tunnel can be the direction (angle) of weak zone, the distance between tunnel and boundary of weak zone and so on. In this study, by quantifying the displacement and crack propagation during the excavation of tunnel constructed neighboring weak zone, the influence of the direction of weak zone and the distance between tunnel and boundary of weak zone on the mechanical behavior of tunnel is investigated. A series of experimental scaled model tests by changing the direction of weak zone and the distance between tunnel and boundary of weak zone, are performed and analyzed under the condition of homogeneous material. The results show that as the angle between ground surface and boundary of weak zone moves from horizontal to perpendicular plane, displacement near tunnel increases. An increased distance between tunnel and boundary of weak zone induces displacements near tunnel to decrease and stabilizes beyond a certain level of distance. These findings verify and extend the earlier studies quantitatively. Finally, an appropriate distance between tunnel and boundary of weak zone according to the angle of weak zone is justified. This fundamental insight provides the basis for a more rational design of tunnel neighboring weak ground conditions

keywords
Weak zone, scaled model test, tunnel behavior, separated distance, 연약대층, 축소모형실험, 터널거동, 이격거리

참고문헌

1.

김도식, 김영근 (2007), “암반 필라를 포함한 비대칭 근접 병설터널의 안정성 평가에 관한 연구”,한국터널지하공간학회논문집, 제9권, 제4호, pp. 387-401.

2.

김상균 (2008), “확률유한요소 해석에 의한 근접터널 안정성 분석”, 한국터널지하공간학회논문집, 제10권,제4호, pp. 349-360.

3.

김상환 (2003), “평행근접터널의 상호거동에 대한 실험 및 수치해석적 연구”, 한국지반공학회논문집,제19권, 제6호, pp. 181-187.

4.

김종우 (2004), “축소모형실험과 수치해석에 의한 단층대 부근의 터널 안정성 연구”, 산업과학연구,제22권, 제1호, pp. 131-138.

5.

김종우, 전석원, 서영호 (2004), “지하 채굴적이 지표 구조물의 안정성에 미치는 영향에 관한 모형실험연구”, 터널과 지하공간, 한국암반공학회지, 제14권, 제1호, pp. 43-53.

6.

신영완, 김영근 (2010), “대단면 근접병설터널에서의 필러부 거동특성 검토”, 터널과 지하공간, 제20권,제3호, pp. 131-144.

7.

안현호, 서병욱, 이석원, 김동현 (2006), “모형실험을 통한 편토압이 터널의 안정성에 미치는 영향”, 2006대한토목학회 정기학술대회 논문집, pp. 554-557.

8.

안현호, 최정인, 심성현, 이석원 (2008), “축소모형실험을 통한 이격거리에 따른 근접터널의 거동”,한국지반공학회논문집, 제24권, 제7호, pp. 5-16.

9.

유충식, 송아란 (2006), “터널 근접시공이 기존터널 라이닝에 미치는 영향에 관한 연구”, 한국터널지하공간학회논문집, 제8권, 제4호, pp. 307-324.

10.

이홍성, 김대영, 천병식, 정혁상 (2009), “구조물 근접 터널시공 시 최적의 보강범위에 관한 연구”,한국터널지하공간학회논문집, 제11권, 제2호, pp. 199-211.

11.

전석원, 김종우, 홍창우, 김영근 (2003), “석회암 공동이 터널 안정성에 미치는 영향에 관한 연구”,한국지구시스템공학회지, 제40권, 제3호, pp. 147-158.

12.

Adhikary, D.P., Dyskin, A.V., Jewell, R.J., Stewart, D. P. (1997), “A study of the mechanism of flexural toppling failure of rock slopes”, Rock Mech. Rock Engrg., Vol. 30, No. 2, pp. 75-93.

13.

Fossen, H., Gabrielsen, R.H. (1996), “Experimental modeling of extensional fault systems by use of plaster”, Journal of structural geology, Vol. 18, No. 5, pp. 673-687.

14.

Hobbs, D.W. (1969), “Scale model study of strata movement around mine roadways. IV. roadway shape and size”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science and Geomech. Abstr, Vol. 6, pp. 305-404.

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