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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 불연속면의 방향에 따른 암반의 이방성 강도에 관한 연구와 원형터널의 굴착에 의한 터널주변의 소성대 분포 및 터널변위에 관한 연구를 수행하였다. 그리고 이러한 암반에 굴착된 터널의 안정성을 확보하기 위한 합리적인 보강설계에 대한 연구를 수행하였다. 이들 일련의 과정은 불연속 암반이 선형 파괴조건식인 Mohr-Coulomb 파괴조건식 (이하 M-C 파괴조건식)과 비선형 파괴조건식인 Hoek-Brown 파괴조건식(이하 H-B 파괴조건식)을 만족할 경우에 대하여 연구를 수행함으로써 상이한 파괴 거동을 적용할 경우 파괴조건식에 따른 영향을 비교하였다.
- 일정한 방향성을 가진 불연속면을 내포한 암반은 불연속면의 방향에 따라 강도와 변위의 이방성 거동을 나타내므로, 특정한 방향의 불연속면이 발달한 퇴적암과 변성암 등의 암반에 안전하고 경제적 인 터널을 건설하기 위해서는 이방성 거동을 고려한 변위예측 및 보강설계에 관한 연구가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 불연속면의 방향에 따른 암반의 이방성 강도에 관한 연구와 원형터널의 굴착에 의한 터널주변의 소성대 분포 및 터널변위에 관한 연구를 수행하였다. 그리고 이러한 암반에 굴착된 터널의 안정성을 확보하기 위한 합리적인 보강설계에 대한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 Donath의 실험자료를 이용하여 일정한 방향성을 갖는 불연속면이 존재하는 암반에 터널을 굴착할 경우 파괴조건식에 따른 강도와 변위의 이방성 거동에 대한 연구를 수행하였으며, 이러한 이방성 암반에 안전하고 경제적인 터널을 건설하기 위한 보강설계에 대하여 알아보았다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
가설 설정
- 2는 외부압이 45 MPa이고 팽창각은 30° 일 경우 파괴조건식에 따른 소성대의 양상과 변형 후 터널의 모습을 도시한 그림으로, 암반의 변위는 변형 후 터널형상을 확인하기 위하여 계산된 변위에 20배를 하였다. 여기서, 수평축과 불연속면이 이루는 각도는 60° 로, 암반의 영률은 10 GPa로, 포아송비는 0.25로 가정하였다. 그림에서와 같이 M-C 파괴조건식을 적용할 경우의 소성대 반경이 H-B 파괴조건식을 적용할 경우보다 크게 나타났다.
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