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수평경사계를 이용한 토사터널의 선행변위 예측
Prediction of Preceding Displacement of a Soil-Tunnel by Displacement Monitoring using Horizontal Inclinometer 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.18 no.5 = no.76, 2008년, pp.355 - 365  

김주화 (대림산업(주)) ,  채영수 (수원대학교 공과대학 토목공학과) ,  박연준 (수원대학교 공과대학 토목공학과)

초록
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터널의 굴진에 따른 변위량은 터널 주변지반의 지질상태, 굴착방법, 보조공법 등에 따라 다양한 값을 보여 값을 예측하기 어렵다. 본 연구에서는 선행변위량을 파악하여 터널굴진 시 주변지반의 지표침하 및 상부구조물의 침하량을 예측하고, 상부구조물의 사용성에 영향을 미치지 않도록 보완대책 공법의 대책방안을 수립하기 위하여 수평경사계를 이용하여 굴착이전 막장 전반부에서 발생하는 침하량과 굴착직후 발생하는 침하량을 계측 하였다. 현장계측 결과를 토대로 역해석을 실시하여 최종 지반 물성치를 도출하였다. 도출된 지반 물성치를 이용하여 터널의 굴진이 터널 직상부에 인접한 구조물 기초의 침하거동에 미치는 영향을 분석 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Displacement caused by tunneling is difficult to predict since it is affected by many factors such as ground condition, excavation method and supplementary method of reinforcement. In this study, horizontal inclinometer was employed to monitor ground settlements above a tunnel face before and after ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 계측기의 설치간격을 축소하여 계측기의 신뢰도와 정확성을 높이고자 하였다. 천단침하 및 내공 변위계의 계측간격을 당초 10 m에서 4 m로 축소하였으며 연직방향의 침하량을 관리하기 위해 지표침하 계의 수량을 당초 93개소에서 123개소로 증가시켰다 또한 정확한 시공관리를 위해 즉정빈도를 1회/일로 강화하여 측정하였고, 과다 변위 발생 지점에서는 2시간 간격으로 측정하여 경시변화를 주의 깊게 관찰하였다.
  • 본 연구에서는 도심지내 토사지반에 시공된 지하철 터널 구간의 과다변위 발생을 막기 위해 수평 경사계를 통한 계측을 실시함으로써 전체 변위량을 추정하고, 터널 주변 지반의 거동양상을 사전에 예측하였다. 수평 경사계를 이용하여 도심지 토사지반에 굴착되는 터널의 선행변위와 최종 변위 특성을 분석하였으며, 특히 측정된 계측결과를 분석하고 그 결과를 이용하여 수치 해석적 기법으로 터널의 선행변위를 예측하였다.
  • 본 연구에서는 도심지의 토사터널의 거동특성을 파악하기 위해 수평경사계를 설치하여 계측과 수치해석을 통해 선행발생변위와 구조물 기초의 거동특성을 분석한 결과로 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 연구에서는 시공중 계측에서 얻어진 변위값을 이용하여 지반의 물성치를 변경하면서 계측값과 가장 근사한 물성치를 추정하는 직접법을 채택하여 연구를 수행하였다. 그림 10은 본 연구에서 사용된 역해석을 순서 도화 한 것이다.
  • 터널구간은 748 이의 복선터널이다. 지층상태와 구조물의 특성을 고려하여 크게 아파트 하부통과구간, 백석길 터널, 사유지 통과구간으로 구분되며 본 연구에서는 아파트 구간에 대한 지반의 거동특성에 대해 분석하였다. 터널 굴작구간은 상·하반이 모두 쑹화토 증을 통과하며 평균 토피고 1D 이하(10 m)의 천층터널로서 터널의 직상부에 노후화된 건물과 (3 ~4)련의 하수 박스가 위치하여 지하수위계를 설치할 수 없었다.

가설 설정

  • 지반의 이론적 해석 모델은 M-C모델(Mohr-Coulomb)을 적용하였으며 록볼트는 cable요소 숏크리트는 shell요소를 적용하여 모델링 한 후 수행하였다 지반의 해석범위는 높이 70 m, 폭 160 m, 터널굴진방향 길이는 120 m의 직육면체로 모델링 하였으며 현장과 동일한 조건에서 해석을 실시하기 위해 상부의 기존 구조물인 주유소 빌딩, 아파트를 초기에 시공하여 발생된 변위를 초기화하는 것으로 고려하였다. 터널 평면선형을 살펴보면 곡선반경이 170 m인 것으로 나타났지만 수치해석 상에서는 터널의 굴진방향을 일직선으로 가정하였다.
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참고문헌 (8)

  1. 강석기,권형중,김용준,김치환,2005,토사터널에서 구조 물 하부통과 시공사례, 대한토목학회지, pp.103-116 

  2. 김광염,김창용,홍성완,배규진,서용석,전제성,2003,수 평경사계를 이용한 터널 내 선행변위 측정에 관한 연구, 대한토목학회 정기 학술대회 논문집, pp.4878-4883 

  3. 신동오, 임한욱, 김치환, 1998, NATM 시공에 의한 터널굴 착 시 선행변위 추정에 관한 연구,터널과 지하공간(한국암반공학회지), 8, pp.87-95 

  4. 천병식, 1999, 지반공학 이론과 실제, 구미서관, pp.572 

  5. Gnilsen., R., 1989, Numerical Methods, Underground Structures Design and Instrumentation, Elsevier 

  6. Hoek. E., 1998, Tunnel Support in Weak Rock, Proc. Regional Symposium, on Sedimentary Rock Engineering, Taipei, Nov 20-22, pp.1-12 

  7. Kitagawa, T., Kumeta, t., 1991, Application of Convergence Confinement Analysis to the Study of Preceding Displacement of Squeezing Rock Tunnel, Rock Mech & Rock Engineering 24, pp.31-51 

  8. Walter Wittke, 1990, Rock Mechanics Theory and Applications with Case Histories, Spring-Verlag, pp.444-471 

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