상부굴착 및 구조물 시공에 따른 터널의 거동

Abstract

요 약 문 산업화와 도시화로 인해 도시의 규모가 점점 커지면서 도시철도 및 도로 등이 지하화되기 시작하였다. 또한 사람들이 편리성과 편의성을 도모하는 Life-style로 바뀌면서 건물의 거대화가 이루어지고 있다. 건물의 거대화로 인해 기존의 작고 낡은 건물들을 크고 새로운 건물로 바꾸기 위해 신축공사 및 재건축이 필요하게 되었다. 이러한 건물들이 기존터널 상부에 시공되는 경우가 증가하고 있으나, 건물시공 시 기존터널의 영향을 파악하는 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기존터널 상부에서 지반을 굴착하고 새로운 구조물을 건출할 때에, 기존터널이 받는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 지반굴착 폭과 건물하중 폭을 터널 직경(D)의 2배(2.0D), 건물하중 크기는 11층으로 유지하고 지반굴착 심도를 5m, 10m, 15m로 변화시켜 가면서 대형 모형실험을 실시하여, 지반굴착과 건물하중으로 인한 터널의 영향을 확인하였다. 또한 동일한 조건으로 수치해석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 연구결과, 지반굴착으로 인한 터널의 내공변위는 지반굴착 심도가 깊어질수록 커진 반면에, 건물하중 재하 시 터널의 내공변위는 지반굴착 심도가 얕을수록 크게 나타났다. 터널의 부재력(모멘트, 전단력, 축력) 또한 지반굴착 심도에 의해 영향을 많이 받으며, 동일한 건물하중 재하 시 굴착심도가 얕을수록 영향이 크게 나타났다. 터널 주변의 지중변위 및 터널 상부의 지표변위는 지반굴착 시 보다 건물하중이 작용할 경우 크게 나타났으며, 수치해석 결과 최대 터널 직경의 3배의 범위까지 영향을 미치는 것으로 나타났다.