터널 천단지반 변위양상에 따른 지반이완

Abstract

본 논문에서는 터널 굴착 시 발생되는 다양한 변위양상에 따른 지반의 하중전이 현상 및 아칭효과를 모형실험을 통해 규명하였다.

모형실험은 Terzaghi Trapdoor 시험을 개량한 방식으로 모형토조에서 수행하였다. 모형 토조는 1800(W)×900(H)×300(B)mm의 크기로 제작하였으며, 시험기 하단을 트랩도어 강하판 11개, 주변지반 좌, 우 24개, 총 35개의 판으로 분리하여 하중계를 설치하였다. 모형지반은 Sand curtain 방식으로 모래를 강사하여 조밀한 상태로 균질하게 조성 하였다.

가동부를 하강하여 천단지반 변위를 등변위형(DT-L), 오목곡선형(DT-C), 볼록곡선형(DT-E), 비대칭형(DT-S)으로 발생시키고 토피고를 0.5D, 1.0D, 1.5D, 2.0D로 변화시키면서 총 16가지의 조건에 대하여 시험하였다. 가동부와 주변지반의 하중변화는 물론 트랩도어 침하량 및 지표침하량을 측정하여 천단지반 변위양상과 토피고에 따른 하중변위곡선과 하중전이 및 지표변위를 분석하였다.

모형실험 결과 일정심도 이상에서 오목곡선형 침하(DT-C), 등 변위형 침하(DT-L), 비대칭형 침하(DT-S), 볼록곡선형 침하(DT-E)의 순으로 아칭효과가 크게 나타났다. 볼록곡선형 침하(DT-E)의 경우 천단부 침하가 발생되지 않은 상태에서, 어깨부 파괴가 일어났다. 비대칭형 침하(DT-S)의 경우 일정 심도 이상에서는 침하량 대비 하중변화율이 크게 발생하였다. 또한 한쪽부분의 급격한 침하로 파괴 후 하중집중 현상이 두드러지는 결과를 보였다.