병설터널 굴착시 이격거리에 따른 지반거동에 대한 연구

Abstract

선행터널에 근접하여 후행터널을 굴착하는 병설터널에서는 터널굴착에 따른 응력장이 중첩되어 터널 간에 과도한 상호간섭이 발생하지 않도록 적정하게 이격시켜 안정성을 확보한다. 터널간의 적정한 이격거리는 터널의 크기, 지반조건, 시공방법 등에 따라 다르다. 기존의 연구사례에서는 이격거리 2.0D 이상에서는 두 터널이 독립적으로 거동하지만 이격거리 1.0D 이하의 경우에는 두 터널의 응력장이 중첩되어 더 복잡한 거동을 보인다. 본 연구에서는 폭 3.3m, 높이 3m, 길이 0.6m인 대형모형시험기에 폭 0.4m, 높이 60~120mm, 길이 0.6m인 블록으로 모형지반을 조성하여 1/20 축척으로 폭 0.60m, 높이 0.35m의 모형터널을 설치하여 대형모형시험을 수행하였다. 터널간의 이격거리를 0.2D, 0.4D, 0.6D, 0.8D, 1.0D로 변화시키면서 터널 굴착에 따른 선행터널의 거동 및 주변지반의 변위와 필라에 작용하는 응력변화를 확인하였다. 본 연구결과, 단계별 굴착에 따른 이격거리별 필라응력의 증가량은 1.0D<0.8D<0.6D<0.4D<0.2D 순서로 크게 나타났고, 이격거리 0.6D와 0.4D 사이에서 급격히 변화하였다. 내공변위량도 필라응력의 증가량과 같은 경향을 보였으며, 후행터널 굴착시 선행터널의 어깨부 변위는 이격거리 0.6D이하에서 천단부변위보다 크게 측정되었다. 라이닝의 모멘트 및 축력은 이격거리가 줄어들수록 크게 발생하였고, 이격거리 0.6D 이하에서 모멘트 변화량이 증가하였다.