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수치해석을 통한 성토 높이에 따른 터널 안정성 평가 연구
Assessment of tunnel stability according to height of embankment by numerical analysis 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.23 no.1, 2021년, pp.37 - 45  

이강현 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  이상래 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  김낙영 (한국도로공사 도로교통연구원)

초록
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터널의 갱구부는 토피가 얕고 지반의 아칭효과가 발휘되기 어렵기 때문에 터널 시공 시 주의가 필요한 구간이다. 공용 중인 터널 갱구부 상부에 추가적인 성토가 이루어진다면 터널 안정성을 크게 저해할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 상부의 추가 성토에 따른 터널 안정성을 검토하고자 지반조건별로 성토 높이에 따른 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 5등급 암반에서 성토 높이가 12 m 이상인 경우에는 숏크리트의 허용 휨압축응력, 록볼트의 허용 축력을 초과하는 것으로 나타났다. 발생되는 변위와 소성영역의 범위, 지보재의 상태를 종합적으로 고려할 때 터널 갱구부 상부에 추가 성토되는 높이가 10 m를 초과하는 경우에는 터널 안정성이 크게 저해되는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The construction of the tunnel portal should be careful because cover depth is shallow and it is difficult to exhibit the arching effect. Tunnel stability may be reduced with additional embankment above the portal of tunnel. In this study, in order to examine the stability of the tunnel according to...

주제어

#터널   #안정성   #토피고   #성토 높이  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 일반적으로 터널이 공용되는 시점의 노선을 기준으로 토지 매입이 이루어지고 시공 중에만 필요한 토지는 임대하게 되므로, 공용 중인 터널 갱구 부상 부에 성토를 하는 사례가 간혹 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 갱구부 상부 에 성토를 한 사례에 대한 분석 및 터널 상부의 추가 성토높이 및 지반물성에 따른 터널 안정성을 검토하고자 수치해석을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 공용 중인 터널 갱구부 상부에 성토를 하는 사례로부터 터널 안정성에 대한 평가를 수행하고자 하였다. 따라서 대표적인 사례에 대한 현장 현황 및 분석을 수행하였다.
  • 따라서 실질적으로 RQD만으로 암반 등급을 판단하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 성토가 시행된 하부 구간의 암반등급을 추정하기 위하여, 다른 지역 6개 현장의 시추코어 중에서 RQD가 0~20인 경우의 RMR 분포를 분석하였다. RQD가 0~20인 경우, RMR이 10~45사이의 분포를 가지는 것으로 나타났다(Fig.
  • 이 등에 따른 터널의 안정성을 평가하였다. 이상의 연구로부터 얻어진 결과는 다음과 같다.

가설 설정

  • 본 연구에서 대표 사례로 선택한 대상 현장의 터널 해석 보고서와 지반조사 보고서를 바탕으로 해석에 사용될 물성을 Tables 1, 2에 정리하였으며(Korea Expressway Corporation, 2000a; 2000b), 정지토압계수(K0)는 0.5~2.0 으로 가정하였다. 터널이 위치한 구간의 암반등급으로 추정된 3~5등급 암반에 대해서 범용 유한요소해석 프로그램 MIDAS GTS를 사용하여 해석을 수행하였다.
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참고문헌 (10)

  1. Jeong, H.G., Seo, Y.S. (2013), "Slope stability analysis and landslide hazard assessment in tunnel portal area", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 15, No. 4, pp. 387-400. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. KECRI (2001), Enhancement and quality control of steel fiber reinforced shotcrete (II), Korea Expressway Corporation Research Institute, pp. 199. 

  3. Korea Expressway Corporation (2000a), Tunnel analysis report for ○○-□□ Construction △ Section. 

  4. Korea Expressway Corporation (2000b), Geotechnical investigation report for ○○-□□Construction △ Section. 

  5. Lee, K.H., Choi, T.J., Lee, Y.K. (2015), "Slope stability analysis and reinforcement in tunnel portal area", Proceedings of the Korean Geo-Environmental Society Conference, Seoul, pp. 254-258. 

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  7. Moon, S.H., Lee, S.P., Oh, S.H., Oh, J.G. (2009), "A case study on the design and construction of NATM tunnel with low cover depth", Proceedings of the Annual Conference and General Assembly of Korean Society for Rock Mechanics, Suwon, pp. 385-390. 

  8. You, K.H., Park, Y.J., Hong, K.Y., Lee, H.K., Kim, J.K. (2005), "Numerical estimation for safety factors of tunnels considering the failure of supports", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 7, No. 1, pp. 37-49. 

  9. You, K.H., Jung, J.S., Park, Y.J. (2009), "A study on the bending stresses of tunnel shotcrete due to the coefficient of lateral earth pressure", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 11, No. 1, pp. 23-35. 

  10. Zhou, X., Hu, H., Jiang, B., Zhou, Y., Zhu, Y. (2016), "Numerical analysis on stability of express railway tunnel portal", Structural Engineering and Mechanics, Vol. 57, No. 1, pp. 1-20. 

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