막장면의 초과이수압에 대한 터널 주변지반의 거동

Abstract

연약지반에서 쉴드공법으로 터널을 굴착할 때에 이수압은 막장의 안정을 위해 막장면 초기압력과 굴착하는 동안 발생하는 압력변화에 대처하기 위한 초과 이수압(Excess slurry pressure)을 합한 크기로 가한다. 본 연구는 막장면에 가하는 초과이수압에 따른 막장과 주변지반의 거동특성을 알아보기 위하여 수행하였으며, 우선 예비 실험을 진행하여, 막장면의 초기압력을 결정한 후 본 시험을 수행하였다. 초기 막장압은 길이 0.5m, 높이 1.2m, 폭 1.2m의 모형지반을 조성하고 수행하여 구하였다. 막장에 이수압을 가하지 않은 상태에서 토피고에 따른 막장의 초기압력을 측정하였으며, 4단계 상재하중을 재하하여 상재하중에 의한 막장압 증가 영향을 확인하였다. 모형지반의 토피고는 터널천단(0D)에서부터 0.5D씩 증가시켜 2.0D까지 조성하였고, 3개의 case[터널천단(0D), 1.0D, 2.0D]에서는 계획 위치까지 지반을 조성한 후 4단계 상재하중(1.4kN, 2.6kN, 3.8kN, 5.0kN)을 재하하였다. 예비실험 결과를 통하여 ‘토피고 -초기막장압’ 및 ‘상재하중-초기막장압’의 관계를 구하였으며, 본 실험의 참고 DATA로 사용하였다. 본 실험에서는 초과이수압에 따른 주변지반의 거동특성을 연구하였다. 이를 위하여 길이 0.3m, 높이 1.2m, 폭 1.2m의 모형 토조에 모형지반을 균질하게 조성하였다. 예비 실험을 결과를 통해 얻어진 막장압 산출식을 이용하여 각 실험 case의 토피고에 따른 초과 이수압의 초기치(초기막장압)를 결정하였다. 토피고가 매우 낮을 때 초과이수압의 영향을 분석하기 위하여 토피고는 0.4D부터 1.2D까지 0.2D씩 증가하여 조성하였으며, 각 토피고별로 지표로 이수가 분출할 때 까지 이수압을 가하여 막장면에서의 이수압의 변화와 막장 전방지반의 거동을 분석하였다.