NATM 공법이 국내에 도입된 1970년대 이래, NATM 공법은 충분한 암토피를 확보한 비교적 견고한 암반에 주로 적용되어 왔다. 그러나, 근래에는 교통 수요가 많은 도심지를 통과하는 터널의 증가와 함께, 절토부의 최소화 등의 환경적 제약조건들로 인하여 천층 토사지반에서의 NATM 공법 적용이 증가하는 추세이다. 도심지에서 시공되는 터널은 대부분 토피가 20m 이내인 천층터널(shallow tunnel)이다. 따라서 터널은 풍화의 영향을 많이 받은 토사층, 풍화토, ...
NATM 공법이 국내에 도입된 1970년대 이래, NATM 공법은 충분한 암토피를 확보한 비교적 견고한 암반에 주로 적용되어 왔다. 그러나, 근래에는 교통 수요가 많은 도심지를 통과하는 터널의 증가와 함께, 절토부의 최소화 등의 환경적 제약조건들로 인하여 천층 토사지반에서의 NATM 공법 적용이 증가하는 추세이다. 도심지에서 시공되는 터널은 대부분 토피가 20m 이내인 천층터널(shallow tunnel)이다. 따라서 터널은 풍화의 영향을 많이 받은 토사층, 풍화토, 풍화암과 같이 불량한 지반에 위치하는 경우가 많고, 터널막장은 다양한 지층으로 구성되는 경우가 빈번하다. 저 토피의 토사구간에 시공되는 터널의 경우 터널막장에서의 붕락(collapse)이 지표까지 영향을 미치기 쉽고 경우에 따라서는 지표침하(sink hole)을 초래할 수 있다. 지반조건이 비교적 불량한 일본의 경우 토사 NATM 터널의 연구 및 설계·시공사례가 풍부하여 자체적인 설계기준이 정립되어 있으나. 국내의 경우 토사터널의 설계 및 시공실적이 부족하여 암반의 지보분류 기준 등의 표준화된 지보패턴이 없어 시공시 어려움을 겪는 사례가 빈번하다. 본 연구에서는 지반 분포특성, 토피고, 복합지반, 굴착방법, 터널 바닥 형상 등 다양한 조건에 대해 수치 해석적인 방법을 통하여 막장면의 붕괴면적과 지표면 침하량 등의 토사의 굴착 거동특성을 고찰하고 이에 맞는 굴착방법과 보강영역을 설정하였다. 사질토 지반을 대상으로 굴착에 따른 붕락거동을 분석하기 위하여 토립자의 개별거동특성을 구현할 수 있는 개별요소 해석 프로그램인 PFC-2D (particle flow code)를 이용하였다. 또한 굴착방법에 따른 지반 안정성 검토에 대해서는 범용 해석 프로그램인 FLAC-2D을 통해 막장의 안정성 및 지보효과를 분석하여 굴착방법과 지보보강에 대한 적정성과 이에 따른 안정성을 검증하고자 하였다.
NATM 공법이 국내에 도입된 1970년대 이래, NATM 공법은 충분한 암토피를 확보한 비교적 견고한 암반에 주로 적용되어 왔다. 그러나, 근래에는 교통 수요가 많은 도심지를 통과하는 터널의 증가와 함께, 절토부의 최소화 등의 환경적 제약조건들로 인하여 천층 토사지반에서의 NATM 공법 적용이 증가하는 추세이다. 도심지에서 시공되는 터널은 대부분 토피가 20m 이내인 천층터널(shallow tunnel)이다. 따라서 터널은 풍화의 영향을 많이 받은 토사층, 풍화토, 풍화암과 같이 불량한 지반에 위치하는 경우가 많고, 터널막장은 다양한 지층으로 구성되는 경우가 빈번하다. 저 토피의 토사구간에 시공되는 터널의 경우 터널막장에서의 붕락(collapse)이 지표까지 영향을 미치기 쉽고 경우에 따라서는 지표침하(sink hole)을 초래할 수 있다. 지반조건이 비교적 불량한 일본의 경우 토사 NATM 터널의 연구 및 설계·시공사례가 풍부하여 자체적인 설계기준이 정립되어 있으나. 국내의 경우 토사터널의 설계 및 시공실적이 부족하여 암반의 지보분류 기준 등의 표준화된 지보패턴이 없어 시공시 어려움을 겪는 사례가 빈번하다. 본 연구에서는 지반 분포특성, 토피고, 복합지반, 굴착방법, 터널 바닥 형상 등 다양한 조건에 대해 수치 해석적인 방법을 통하여 막장면의 붕괴면적과 지표면 침하량 등의 토사의 굴착 거동특성을 고찰하고 이에 맞는 굴착방법과 보강영역을 설정하였다. 사질토 지반을 대상으로 굴착에 따른 붕락거동을 분석하기 위하여 토립자의 개별거동특성을 구현할 수 있는 개별요소 해석 프로그램인 PFC-2D (particle flow code)를 이용하였다. 또한 굴착방법에 따른 지반 안정성 검토에 대해서는 범용 해석 프로그램인 FLAC-2D을 통해 막장의 안정성 및 지보효과를 분석하여 굴착방법과 지보보강에 대한 적정성과 이에 따른 안정성을 검증하고자 하였다.
Since NATM excavation method was introduced in 1970's, it was usually applied in hard rock tunnelling. However, application of NATM excavation for shallow depth and poor ground tends to increase as the necessities of urban tunnel and environmental restriction increase recently. Majorities of urb...
Since NATM excavation method was introduced in 1970's, it was usually applied in hard rock tunnelling. However, application of NATM excavation for shallow depth and poor ground tends to increase as the necessities of urban tunnel and environmental restriction increase recently. Majorities of urban tunnels are shallow with the depth of less than 20 m. So tunnels are usually located at highly weathered poor grounds such as weathered soil and weathered rock, which makes tunnel face variety of complex geological layers. Tunnel, which is constructed in poor and shallow ground, is quite probable to be collapsed, and sometimes the collapse could be developed to the surface. General ground condition of urban area in Japan is usually poor, so plenty of tunnels were constructed with NATM excavation method, as cause establishment Japan's own design standard for tunnelling in soil. However, because of insufficient of experience and established design standard for tunnelling in soil, it is frequent to face difficulties in construction of tunnel in soil mass in Korea. In this study, behaviour of excavated tunnel in soil was analyzed with both continuous and discontinuous numerical approach by examining the collapse volume at tunnel face and ground subsidence for the various cases such as complex ground conditions, excavation methods and tunnel shapes to establish appropriate excavation and reinforcement method for general tunnelling conditions. To analyze the collapse behaviour of tunnel in soil mass, discrete element method PFC-2D(particle flow code) is used, which is capable of realizing discrete behaviour of each grain particles. Moreover, to analyze the stability of tunnel for various excavation methods, FLAC 2D(fast Lagrangian analysis) is used. Appropriateness of excavation method and support pattern could have been verified with FLAC 2D by analyzing the tunnel face stability and effectiveness of supports.
Since NATM excavation method was introduced in 1970's, it was usually applied in hard rock tunnelling. However, application of NATM excavation for shallow depth and poor ground tends to increase as the necessities of urban tunnel and environmental restriction increase recently. Majorities of urban tunnels are shallow with the depth of less than 20 m. So tunnels are usually located at highly weathered poor grounds such as weathered soil and weathered rock, which makes tunnel face variety of complex geological layers. Tunnel, which is constructed in poor and shallow ground, is quite probable to be collapsed, and sometimes the collapse could be developed to the surface. General ground condition of urban area in Japan is usually poor, so plenty of tunnels were constructed with NATM excavation method, as cause establishment Japan's own design standard for tunnelling in soil. However, because of insufficient of experience and established design standard for tunnelling in soil, it is frequent to face difficulties in construction of tunnel in soil mass in Korea. In this study, behaviour of excavated tunnel in soil was analyzed with both continuous and discontinuous numerical approach by examining the collapse volume at tunnel face and ground subsidence for the various cases such as complex ground conditions, excavation methods and tunnel shapes to establish appropriate excavation and reinforcement method for general tunnelling conditions. To analyze the collapse behaviour of tunnel in soil mass, discrete element method PFC-2D(particle flow code) is used, which is capable of realizing discrete behaviour of each grain particles. Moreover, to analyze the stability of tunnel for various excavation methods, FLAC 2D(fast Lagrangian analysis) is used. Appropriateness of excavation method and support pattern could have been verified with FLAC 2D by analyzing the tunnel face stability and effectiveness of supports.
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