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논문 상세정보

터널 갱구부 보강방법에 따른 터널 변형 및 지보재 응력특성에 관한 연구

A study on the characteristics of tunnel deformation and support system according to tunnel portal reinforcement method

초록

본 연구는 터널 갱구부의 복잡하고 다양한 지형조건과 공학적인 강도특성이 불량한 토사 및 풍화암이 깊은 심도로 분포하는 조건에 대하여 터널 굴착 중 안정성확보를 위하여 보강되는 보조공법의 보강방법에 관한 논문이다. 기존 터널 갱구부 보조공법(강관보강 그라우팅, Ø60.5 mm, Ø114.3 mm)은 장심도 수평시공이 곤란하여 중첩보강 조건으로 시공되고 있다. 근래, 고강성의 대구경 강관 및 수평방향 장심도(L = 30.0~50.0 m) 시공기술이 개발됨에 따라, 터널 갱구부의 지층 및 지반조건에서 보조공법의 보강방법에 대한 공학적인 검토를 수행하여 효과적인 보강방법의 평가가 필요한 상황이다. 따라서 터널 보조공법 무보강 조건, 기존 중첩보강 조건 및 수평보강 조건과 터널 갱구부의 지반조건을 매개변수로 하여 3차원 연속체 수치해석(Midas GTS NX 3D)을 수행하여 보강효과를 검토한 결과, 보조공법 수평보강조건이 변위(천단침하 및 내공변위) 및 지보재 응력이 가장 작게 발생됨에 따라, 보강효과가 가장 큰 것으로 검토되었다. 본 연구 결과를 토대로, 터널 갱구부 현장에 장심도 대구경 강관 수평보강 그라우팅을 설계 및 시공한 결과, 터널 갱구부 변위 및 지보재 응력은 허용값 이내에서 발생되어 충분한 안정성이 확보되는 것으로 검토되었다. 또한, 터널 갱구부의 지반굴착을 최소화함에 따라, 친환경적인 터널 갱구부 형성이 가능한 것으로 파악되었다.

Abstract

This study is about the reinforcing type of reinforcement method which is reinforced in tunnel portal of tunnel with bad ground condition. Generally, it is known that the horizontal reinforcement method is more effective than the conventional reinforcement method. However, as a limitation of the tunnel construction technology, it is being constructed by the superposition reinforcement method. In recent years, high-strength large-diameter steel pipes and horizontally oriented longitudes (L = 30.0~50.0 m) construction technology have been developed. Therefore, it is required to study reinforcement method of tunnel portal reinforcement method. Therefore, 3-D numerical analysis (Midas GTS NX 3D) was performed by setting the reinforcement method (No reinforcement type, overlap reinforcement type and horizontal reinforcement type) and ground condition as parameters. As a result, it was considered that the reinforcement effect was the largest as the horizontal reinforcement type of the reinforcement method was the smallest in the displacement and the support material stress. Based on the results of the numerical analysis, horizontal steel pipe grouting was applied to the actual tunnel site. The displacement of the tunnel portal and the stress of the support material occurred within the allowable values and were considered to ensure sufficient stability.

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