저토피 터널 굴착에 따른 하중전이 및 지반이완

Abstract

요 약 문 저토피 터널의 굴착으로 인한 지반이완은 지표까지 발생하므로, 저토피 터널은 설계 및 시공에 있어서 세심한 주의가 필요하다.

본 연구에서는 모형실험을 수행하여 저토피 터널의 굴착에 따른 하중전이 및 지반이완 특성을 분석하였다. 이를 위해 탄소봉으로 조립토 지반을 모사하여 모형터널을 설치하였고, 모형터널의 토피고를 변화시켜 가며(1.0D, 1.5D, 2.0D, 2.5D, 3.0D(D:터널 바닦에서 천단까지 높이)) 모형실험을 수행하였다.

사각 프레임 하부에 가동부와 고정부를 설치하고 가동부 위에 터널을 모사한 모형터널을 설치하였으며, 가동부를 하강시켜 터널 굴착에 따른 주변지반의 응력해방 상태를 모사하였다. 모형터널 내부에 Load cell을 설치하여 터널 굴착에 따른 굴착지반의 측벽부 하중 변화를 확인하였으며, 모형지반의 지표에 LVDT를 설치하여 지표 변위를 측정하였고, 가동부와 고정부에 Load cell을 설치하여 터널 굴착에 따른 주변지반으로의 하중전이를 측정하였다.

연구결과 저토피 터널 굴착시 토피고 1.5D이내인 경우 터널상부 지반이 넓은 범위에서 이완되었고 지표침하가 크게 발생하였다. 또한 토피고 1.0D~3.0D에서 굴착부 측면에 작용하는 수평하중이 증가하는 경향을 나타내었다.

주요어 : 저토피 터널, 하중전이, 지반이완, 지표침하