지하수의 영향을 받는 터널설계에 있어 물과 연관하여 다음 두 가지의 문제가 고려되어야 한다. 그 첫째는 터널내로 유입되는 물을 처리 혹은 배제할 수 있어야 하며, 둘째는 터널라이닝에 작용하는 수압을 지지할 수 있도록 라이닝을 설계함으로써 구조물의 안정성을 확보하여야 한다.
통상적으로 유입량을 모두 허용하고 라이닝에 수압이 작용하지 않는 터널을 배수터널이라고 하며, 터널내로의 물의 유입을 허용하지 않고 정수압을 포함하는 지반하중을 견딜 수 있게 라이닝을 설계하는 터널을 비배수 터널이라 한다.
그러나 Shin et al.(2002)등은 실제 배수터널이라도 시간이 지남에 따라 배수재의 압착 및 폐색에 따른 배수기능저하로 인해 터널 내 유입량이 감소하며 그에 상응하는 만큼의 잔류수압이 라이닝에 작용하게 된다고 보고 하였다. 현재 라이닝에 작용하는 잔류수압 적용실태를 살펴보면 설계사별 잔류수압 분포 적용형태가 상이하므로 라이닝 설계시 상이한 결과를 초래하며, 현재 사용 중인 잔류수압 크기에 대한 수식에 대한 근거 또한 불충분 하다. 또한 터널 형상이 ...
지하수의 영향을 받는 터널설계에 있어 물과 연관하여 다음 두 가지의 문제가 고려되어야 한다. 그 첫째는 터널내로 유입되는 물을 처리 혹은 배제할 수 있어야 하며, 둘째는 터널라이닝에 작용하는 수압을 지지할 수 있도록 라이닝을 설계함으로써 구조물의 안정성을 확보하여야 한다.
통상적으로 유입량을 모두 허용하고 라이닝에 수압이 작용하지 않는 터널을 배수터널이라고 하며, 터널내로의 물의 유입을 허용하지 않고 정수압을 포함하는 지반하중을 견딜 수 있게 라이닝을 설계하는 터널을 비배수 터널이라 한다.
그러나 Shin et al.(2002)등은 실제 배수터널이라도 시간이 지남에 따라 배수재의 압착 및 폐색에 따른 배수기능저하로 인해 터널 내 유입량이 감소하며 그에 상응하는 만큼의 잔류수압이 라이닝에 작용하게 된다고 보고 하였다. 현재 라이닝에 작용하는 잔류수압 적용실태를 살펴보면 설계사별 잔류수압 분포 적용형태가 상이하므로 라이닝 설계시 상이한 결과를 초래하며, 현재 사용 중인 잔류수압 크기에 대한 수식에 대한 근거 또한 불충분 하다. 또한 터널 형상이 응력 집중에 지대한 영향을 미친다. 그러므로 터널 설계시 터널의 단면 형상을 고려해야 한다.
본 연구에서는 터널의 세 가지 기본 단면 형상을 토대로 각 터널에 작용하는 수압분포를 ICFEP 프로그램을 활용하여 수치해석적으로 고찰하였다. 또한 라이닝에 작용하는 변위, 간극수압, 하중, 축력, 모멘트 등의 수치해석을 통하여 최적 단면 형상을 고찰하고 합리적인 잔류수압 적용 방안을 마련하고자 한다.
지하수의 영향을 받는 터널설계에 있어 물과 연관하여 다음 두 가지의 문제가 고려되어야 한다. 그 첫째는 터널내로 유입되는 물을 처리 혹은 배제할 수 있어야 하며, 둘째는 터널라이닝에 작용하는 수압을 지지할 수 있도록 라이닝을 설계함으로써 구조물의 안정성을 확보하여야 한다.
통상적으로 유입량을 모두 허용하고 라이닝에 수압이 작용하지 않는 터널을 배수터널이라고 하며, 터널내로의 물의 유입을 허용하지 않고 정수압을 포함하는 지반하중을 견딜 수 있게 라이닝을 설계하는 터널을 비배수 터널이라 한다.
그러나 Shin et al.(2002)등은 실제 배수터널이라도 시간이 지남에 따라 배수재의 압착 및 폐색에 따른 배수기능저하로 인해 터널 내 유입량이 감소하며 그에 상응하는 만큼의 잔류수압이 라이닝에 작용하게 된다고 보고 하였다. 현재 라이닝에 작용하는 잔류수압 적용실태를 살펴보면 설계사별 잔류수압 분포 적용형태가 상이하므로 라이닝 설계시 상이한 결과를 초래하며, 현재 사용 중인 잔류수압 크기에 대한 수식에 대한 근거 또한 불충분 하다. 또한 터널 형상이 응력 집중에 지대한 영향을 미친다. 그러므로 터널 설계시 터널의 단면 형상을 고려해야 한다.
본 연구에서는 터널의 세 가지 기본 단면 형상을 토대로 각 터널에 작용하는 수압분포를 ICFEP 프로그램을 활용하여 수치해석적으로 고찰하였다. 또한 라이닝에 작용하는 변위, 간극수압, 하중, 축력, 모멘트 등의 수치해석을 통하여 최적 단면 형상을 고찰하고 합리적인 잔류수압 적용 방안을 마련하고자 한다.
The design procedure of underwater tunnels has to address two problems associated with ground water movement. Firstly, inflow of ground water into the tunnel should be evaluated and controlled during construction stage and onward phase of maintenance. Secondly, lining of the tunnel has to resist ext...
The design procedure of underwater tunnels has to address two problems associated with ground water movement. Firstly, inflow of ground water into the tunnel should be evaluated and controlled during construction stage and onward phase of maintenance. Secondly, lining of the tunnel has to resist external water pressure.
Generally, drained tunnels allow inflow of ground water without any hindrances, thus, are not taking water pressure. Meanwhile, undrained tunnels do not allow inflow, and require to consider the pore water pressure as external loads.
It, however, has been identified that there are partially drained tunnels which need to consider pore water pressure on the linings. Deterioration of a drainage system of undrained tunnels can be considered as partially drained conditions. In design phase it is required to decide the magnitude and distribution of pore water pressure.
In this study, the magnitude and distribution of pore water pressure are investigated for tunnels which have various cross sections by using the ICFEP finite element program. A circular, horseshoe shaped and egg shaped tunnel cross sections are considered. The effects of pore water pressure are mainly investigated, and also evaluated in terms of displacement, ground loading, hoop thrust, bending moment. To make design recommendation, attempts to obtain representative linear equation is made. Based on this work some design method evaluating pore water pressure on the lining is proposed.
The design procedure of underwater tunnels has to address two problems associated with ground water movement. Firstly, inflow of ground water into the tunnel should be evaluated and controlled during construction stage and onward phase of maintenance. Secondly, lining of the tunnel has to resist external water pressure.
Generally, drained tunnels allow inflow of ground water without any hindrances, thus, are not taking water pressure. Meanwhile, undrained tunnels do not allow inflow, and require to consider the pore water pressure as external loads.
It, however, has been identified that there are partially drained tunnels which need to consider pore water pressure on the linings. Deterioration of a drainage system of undrained tunnels can be considered as partially drained conditions. In design phase it is required to decide the magnitude and distribution of pore water pressure.
In this study, the magnitude and distribution of pore water pressure are investigated for tunnels which have various cross sections by using the ICFEP finite element program. A circular, horseshoe shaped and egg shaped tunnel cross sections are considered. The effects of pore water pressure are mainly investigated, and also evaluated in terms of displacement, ground loading, hoop thrust, bending moment. To make design recommendation, attempts to obtain representative linear equation is made. Based on this work some design method evaluating pore water pressure on the lining is proposed.
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