사질토지반에서 라이닝 강성에 따른 2-Arch 터널의 거동
Behavior of 2-Arch Tunnel Depending on the Stiffness of Liner in the Sandy Ground
- 주제(키워드) 2-Arch 터널 , 라이닝의 상대강성비 , 하중전이 , 이완영역 , 중앙필러 , 2-Arch tunnel , stiffness ratio of lining , stress-transfer , loosening area , central pillar
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이상덕
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
터널사이의 이격거리가 매우 짧은 병렬터널인 2-Arch 터널은 환경친화와 공간활용의 극대화라는 두 가지 측면에서 상당히 유리한 터널시공방법이라 할 수 있다. 2-Arch 터널은 터널사이의 이격거리가 짧아서 굴착시 터널상호간의 영향때문에 충분한 이격거리를 확보한 터널과 거동양상이 다르다. 그러나 아직까지 이와 같은 2-Arch 터널의 거동양상이 정확히 반영되어있지 않아서 완전한 설계가 이루어지지 못하고 있다. 특히, 중앙벽체에 작용하는 하중이 지반조건과 시공방법 및 라이닝의 강성에 따라 다르지만 이를 고려한 완전한 설계방법이 확립되어 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 사질토 지반에 2-Arch 터널을 설치할 때에 중앙 Pilot 터널의 굴착에서 최종 본선터널굴착까지의 시공과정을 재현하여 시공단계에 따른 2-Arch 터널과 주변지반의 거동양상을 실험적으로 파악하고자 하였다. 또한 라이닝의 강성과 토피고에 따른 중앙벽체 작용하중의 변화양상을 파악하고자 하였다. 본 연구결과, 본선터널굴착에 따라 라이닝의 축력은 감소하였으며 감소된 하중은 중앙필러와 주변지반으로 전이되었다. 최종굴착 후에 선행터널의 라이닝 축력이 후행터널에 비하여 크게 감소하였으며, 주변지반의 하중은 선행터널측 지반이 후행터널측에 비하여 크게 증가하였다. 라이닝의 강성이 크고, 토피고가 낮을수록 내공변위와 지중 및 지표침하가 적게 발생하였다. 반면에 라이닝의 강성이 작을수록 중앙필러의 하중분담율이 더 커서 상대적으로 주변지반에 전이되는 하중이 작았다.
more초록/요약
As 2-Arch tunnel is a twin tunnel with very short separation, it shows a quite different mechanical behaviour and inter-influence between two tunnels during excavation. Specially, is real condition that design method to consider this although load that interact to center pillar is different according to ground condition and construction way and stiffness of lining is not established. Therefore, in this study the behaviour of 2-Arch tunnel in accordance with the construction stages was studied. For tests, 2-Arch tunnel was built in the sandy ground and then construction process was simulated, which began with the central pilot tunnel excavation and ended with final main tunnel excavation. Stiffness of lining and overburden height were varied as main test factors. As this research result, axial force of lining according to excavation of main tunnel decreased and decreased load changed to pillar and surrounding base. According to result that analyze change of axial force that happen in lining after excavation finally with change of surrounding base perpendicular earth pressure, axial force of leading tunnel decreased greatly than following tunnel and leading tunnel side base of load increase of surrounding base happened greatly than following tunnel side. Stiffness of lining is large and overburden height is shallow, inside displacement of tunnel and underground and surface subsidence happen as is few. Stiffness of lining is small, caused result that the share rate of load of center pillar is larger, and relatively change small load on surrounding base and reduce the share rate of load of surrounding base.
more목차
1. 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구방법 3
2. 이론적 배경 4
2.1 터널역학의 발전 4
2.2 원지반 평형에 의한 하중 5
2.3 이완높이의 추정 10
2.4 2-Arch 터널 16
2.4.1 굴착공법 및 시공순서 16
2.4.2 지보패턴 계획 17
2.4.3 중앙필러부에 작용하는 하중 18
3. 모형실험 19
3.1 실험개요 19
3.2 모형토조 20
3.3 모형터널 22
3.3.1 라이닝재료의 공학적 특성 23
3.3.2 상대강성법 26
3.3.3 기초부와 필러부 29
3.4 모형지반 30
3.4.1 물리적 특성 30
3.4.2 역학적 특성 32
3.5 실험변수 33
3.6 계측 35
3.6.1 계측시스템 35
3.6.2 계측 위치 36
3.7 실험방법 39
4. 실험결과 42
4.1 바닥판의 하중분포 42
4.1.1 Pilot 터널부 강하에 따른 하중분포 42
4.1.2 본선터널굴착에 따른 하중분포 45
4.1.3 상재하중재하에 따른 하중분포 50
4.2 중앙필러의 거동 53
4.2.1 시공단계에 따른 중앙필러 거동 53
4.2.2 본선터널굴착에 따른 중앙필러 거동 54
4.3 지중 및 지표침하 58
4.3.1 Pilot 터널 굴착에 따른 침하 58
4.3.2 본선터널굴착에 따른 침하 60
4.4 라이닝의 내공변위 64
4.4.1 본선터널굴착에 따른 내공변위 64
4.4.2 상재하중재하에 따른 내공변위 66
4.5 강하판의 좌우폭에 따른 거동 69
5. 결론 71
참고문헌 73
Abstract 76
부 록 77
부록 A. 하중분포 77
부록 B. 중앙필러 작용하중 87
부록 C. 지표 및 지중 침하 91
부록 D. 내공변위 116
