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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
ISSN : 2233-8292
18권 4호
초록
본 논문은 설계단계에서 지반조사와 수치해석을 통해 예측된 터널의 거동특성과 실제 시공단계에서 어떠한 변형특성을 보이고 있는지 RMR 및 계측데이터의 비교분석을 통해 선정된 터널지보시스템의 선택적 적용을 보여준다. 이는 파쇄대가 과대분포한 암반지역에 터널을 설치할 경우, 터널굴착지반의 거동은 지반의 특성과 보강공법 등의 영향에 따라 상이한 거동특성 때문이다. 그러므로, 본 연구에서는 지반설계자가 단층대 및 파쇄대가 과대 분포한 암반지역의 터널 설계시, RMR-계측 데이터 분석과 지반물성치 저감에 따른 매개변수 분석을 비교하여, 지반 설계자가 향후 유사한 파쇄대가 과대분포한 지역의 터널거동특성을 예측할 수 있도록 하고자 한다.
Abstract
This article is to apply the tunnel support system selected after comparatively analyzing of RMR and tunnel instrumentation between the tunnel behavior characteristic predicted through geotechnical investigations and the numerical analysis at the design stage and the properties deformation occurred at the construction stage. This attempt results from the behavior characteristic of the tunnel excavation ground shown differently in accordance with the ground quality and reinforcement method. This, therefore, provide the data and results analysed the actual decision RMR-crown settlement & convergence and reduction of material property of ground as parameters. Also, it’s shown that the tunnel designer is able to predict tunnel behavior characteristic when designing in bedrock areas excessively distributed faults and fractured zones.
초록
최근 우리나라 서해안 산업단지의 폐열과 증기의 재활용을 위한 운송관로 수용목적으로 해저 퇴적층 지반에 3.25km의 해저터널이 쉴드 TBM으로 시공 완료되었다. 쉴드 TBM 터널은 지반조건 및 시공요인에 기인한 불확실성으로 인해 장비 침하 등 많은 위험요인을 겪게 되는데 터널 시공 중 쉴드 TBM 장비 침하로 인한 선형이탈이 발생하였으며 원인 분석결과 지지력이 부족한 연약한 점토층 지반조건이 주원인으로 작용한 것으로 검토되었다. 본 연구에서는 지반조건을 고려한 위험요인을 평가하고, 지지력을 고려한 이론식과 TBM 굴진조건 즉, 동적조건을 구현할 수 있는 3차원 수치해석을 통해 장비 침하 및 쉴드 TBM 굴진속도와의 상관관계에 대한 검토를 수행하였다. 연약한 점토층 지반에서 지지력 부족으로 쉴드 TBM 장비 침하가 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 지반특성에 적합한 최적 굴진속도의 적용이 필요한 것으로 검토되었으며 본 검토 대상구간 지반조건에서는 쉴드 TBM 굴진속도를 35~40 mm/min로 유지하는 경우에 장비 침하를 방지할 수 있는 것으로 검토되었다.
Abstract
Recently, a 3,250 meter-long tunnel was constructed beneath the sea bed formed of composite sedimentary soils to transport reusable waste heat gas of industrial complex in the west coast of Korea. Some risks such as machine settlement always exist due to the uncertainties of geological and construction factors during the subsea shield TBM tunnelling. In this construction site, the deviation of tunnel alignment caused by shield TBM settlement was occurred during excavation. It was examined that the lack of bearing capacity of soft clay was a main cause. This paper evaluates the risk of shield TBM tunnelling considering the ground conditions. Correlation between machine settlement and its advance rate was evaluated through the analytical equation in which bearing capacity is considered and a 3-D numerical analysis which can simulate the TBM advance condition (in other words, the dynamic condition). It was found out that a shield TBM could settle due to the insufficient bearing capacity of soft clay layers. In order to prevent such the problem, the best advance rate proper to the ground characteristics is needed to be applied. In the ground conditions of the section of interest, it was turned out that if the shield TBM advance rate was maintained between 35 mm/min and 40 mm/min, the machine settlement could be avoided.
초록
도심지 인구는 빠르게 증가하고 있으며, 지상공간은 점차 부족해지고 있다. 이러한 현상에 대한 대책으로 지하공간 개발이 지속적으로 이루어져왔으며, 지하공간에 대한 연구도 더불어 증가하고 있다. 하지만 터널굴착과 같은 지하공간에 대한 연구는 터널 굴착방법, 터널 및 상부구조물의 형상, 주변지반의 조건에 따라 다양한 결과를 가져오며, 기존 지하공간에 대한 연구는 수치해석으로 터널굴착과 주변 구조물의 상관관계를 예측하거나 실내모형시험을 통해 구조물의 거동 및 지표침하를 관측하는 정도에 초점을 맞춰 연구가 진행된 것이 많은 비중을 차지하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 지반 주변 구조물뿐만 아니라 지반의 거동 및 구조물과의 상호관계를 실내모형시험을 통해 모사하였다. 또한 터널굴착에 따라 변화하는 지반의 거동을 근거리사진계측 및 이미지프로세싱 기법을 통해 관측하고, 유한요소 수치해석을 이용한 역해석을 통해 다양한 지반의 상태를 예측해보았다.
Abstract
Population of urban areas is rapidly increased due to urbanization. This situation leads to lack of surface space. So, underground space has been developed for resolving the problem of congested urban areas. Many studies have researched for this situation. However, previous studies mainly focused on behaviour of structures. Researches about behaviour of soil are lacked. For this reason, this study has investigated interactive behaviour between embedded pile and its surrounding ground due to tunnelling. Soil deformation is observed by the close range photogrammetric method and image processing in the model test. These data are compared with numerical analysis.