파쇄 암반에 굴착한 터널의 천단변위형상에 따른 상부지반의 이완거동

Abstract

터널을 굴착하면 터널 상부지반의 변위는 지반상태, 터널형상, 굴착순서 등에 따라 등변위형뿐만 아니라 볼록 및 오목곡선형 등으로 발생된다. Terzaghi(1946)는 등변위침하가 발생된다고 가정하고 Trap door 실험을 통해 지반 아칭을 연구하였다. 그러나 볼록 및 오목 곡선형 변위에 따른 터널 상부지반의 변형거동에 대해서는 Trap door 실험을 통해 연구한 예가 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 Trap door 실험을 통해 등변위형 변위, 볼록 및 오목 곡선형 변위 등 변위형상에 따른 주변지반의 아칭효과 및 이완영역을 규명하였다. 모형실험은 1750mm(L)×300mm(W) 크기의 모형토조에 지반을 조성하여 수행하였다. Trap door는 폭을 325mm로 하였고, 3가지 변위형상(등변위형, 볼록곡선형, 오목곡선형)을 모사할 수 있도록 제작하였다. 모형 지반은 크기가 65(W)×50(H)×270mm(L)인 concrete block을 사용하여 수평절리를 포함한 파쇄성 암지반을 모사하여 조성하였고, 토피고는 0.62D(200mm), 0.92D(300mm), 1.23D(400mm), 1.54D(500mm)로 변화시켰다. Trap door의 변위형상을 3가지로 하고 각각에 대해 토피고를 4가지로하여 총 12case에 대해 실험하였다. 본 연구에서 모형실험을 수행하여 Trap door 상부 및 주변지반의 하중과 지중변위 및 지표침하를 측정한 결과 파쇄 암반에 굴착한 터널에서는 천단부 변위 형상에 따라 상부지반의 이완거동이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.