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문제 정의
- Hanafy와 Emery(1980)에 의하면 크립(creep)을 고려한 경우에는 내공변위의 크기와 함께 굴착이 암반에 미치는 영향거리(influence region)가 증가한다. 따라서 터널 주위 암반의 변위 해석시 암반의 탄소성 또는 점탄성적인 변형거동의 필요성을 주장하였다. Kaiser(1980)에 의하면 시간의존적 변형거동을 보이는 암반에서의 터널의 변형은 점진적 파괴(progressive failure)-암반의 시간의존적 강도특성 변화에 기인-, 시간의존적 변형-암반의 시간의존적 강성도 변화에 기인-, 과지압 암반에서 소성영역의 발생 양상과 내공변위의 형태-하중 이력에 따라 결정-의 세가지 경우로 나타난다고 하였다.
- 22), 내부마찰각(42°) 이다. 본 연구에서는 절대적인 변위량이 아닌 총 변위량과의 상대적인 변위비를 고려하여 분석을 수행하고자 하였다. 따라서, 지반 물성의 변화에 따른 영향은 고려하지 않았다.
- 현장 계측시에는 기계적 오차나 계측자에 의한 오차 등이 발생하며, 이러한 경우에 변위 예측에 미치는 결과를 분석해 보았다. 몬테카를로(Monte-Carlo, 이하 MC) 방법을 통해 앞서 수치해석으로 구한 천단변위 데이터를 재생성시켜 현장에서 발생하는 계측 오차를 재현하였으며 이를 통하여 해석 결과를 검증하였다.
가설 설정
- 몬테카를로(Monte-Carlo, 이하 MC) 방법을 통해 앞서 수치해석으로 구한 천단변위 데이터를 재생성시켜 현장에서 발생하는 계측 오차를 재현하였으며 이를 통하여 해석 결과를 검증하였다. MC 기법을 이용하기 위해서는 계측오차에 대한 확률분포함수를 정의하여야 하는데, 계측오차의 표준편차를 가지는 가우시안 분포를 가정하여 데이터를 생성시켰다. 계측 오차는 3%, 5%, 7%, 10%, 15%를 각각 가정하여 적용하였으며, 10개의 데이터를 무작위로 추출하였다.
- 본 연구에서는 초기 계측의 시점 중 시간 의존적 거동 특성을 배제하고 굴착 영향거리 관련 인자만을 고려하여 계측 시점에 따른 계측전 변위와 전변위 예측 결과를 통계적 기법을 통하여 분석을 하였다. 계측 데이터는 수치해석을 통한 이상적인 경우를 가정하여 생성하였다. 또한, 실제 시공현장에서 발생하는 계측 오차를 고려하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통한 인위적인 계측오차를 갖는 변위 데이터를 생성하여 초기계측 시점에 따른 변위 예측 정확도도 분석하였으며 결과는 다음과 같이 나타났다.
- 지반 및 터널 구조물 해석 시스템인 MIDAS/GTS를 이용하여 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 해석시 터널의 직경(D)은 10 m 원형터널로 탄소성해석을 실시하였고, 지반은 등방성으로 가정하였다. 지반은 터널 중심으로부터 상, 하부와 좌, 우측부는 터널직경의 5배인 가로 10D, 세로 10D, 길이 20D가 되도록 모델을 구성 하여 모델 경계에 의한 영향을 최소화하였다.
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