절리를 포함한 지반에 굴착한 2arch 터널의 거동

Abstract

자연환경 훼손의 최소화 및 기존 도로와의 연계성 확보 등의 목적으로 최근 2-Arch 터널 건설이 증가하고 있다. 이에 따라 2-Arch 터널의 역학적 거동을 규명하기 위한 연구가 계속되고 있고, 균질한 지반을 대상으로 중앙필라의 거동을 연구하여 경험식을 제시한 Matsuda(1997)와 지반과 라이닝의 상대강성비를 이용하여 그 식을 개선한 Lee(2004)의 연구가 대표적이다. 그러나, 절리나 단층과 같은 불연속면을 포함한 지반에서 굴착한 2-Arch 터널에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 절리가 존재하는 지반에 2-Arch 터널을 굴착할 때에 절리 각도로 인한 영향을 굴착단계별로 알아보기 위하여 규칙적인 절리가 지반내에 존재하는 경우에 대해 1/10 scale의 대형모형시험(폭×높이×길이, 3.3×3.0× 0.45m)을 실시하였다. 절리각이 수평에 대해 0°, 30°, 60°, 90°인 지반을 조성하고 2-Arch 터널을 단계별로 굴착하면서 터널과 주변지반의 거동과 필라하중을 측정하였다. 또한, 시공완료 후에 연직 및 수평하중을 가하여 필라부에 작용하는 하중분포와 라이닝의 부재력을 측정하여 2-Arch 터널완공 후에 주변 경계조건의 변화에 따른 영향을 분석하였다. 본 연구결과, 주변지반의 변형 및 필라의 거동이 절리의 각도변화에 따라 매우 상이하게 나타났으며, 굴착완료 후 연직 및 수평재하에 따른 필라하중과 라이닝의 거동도 큰 차이를 보였다. 특히, 필라하중은 수평절리(0°)에서는 Matsuda(1997) 및 Lee(2004)식 보다 약간 작게 나타났지만, 경사절리(30°, 60°, 90°)인 경우에는 두 식보다 매우 크게 나타났다. 또한, 2-Arch 터널 설치후에 경계면에서 연직재하할 때에는 절리각에 무관하게 필라하중이 증가하였고, 수평재하할 때에는 절리각과 측압조건에 따라 다르게 나타났다.