기존터널 하부의 직각교차터널 굴착에 따른 교차부 지반의 거동
Behaviors of the Ground in Crossed Area due to Excavation of Lower Crossed Tunnel at Right Angle with Existing Tunnel
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 이상덕
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 한국어
초록/요약
기존 터널에 근접하여 새로운 터널을 굴착하면 두 개의 터널 사이에 간섭이 발생한다. 두 개의 터널이 좌우 또는 상하로 평행한 병렬터널에 대해서는 국내외적으로 많이 연구되었고 이론적으로도 상당한 발전을 이루었으나, 교차터널 주변지반의 거동에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실내 2차원 모형실험을 통하여 상부의 기존터널과 직각으로 교차하는 하부의 신설터널 굴착에 따른 교차부 지반 및 상부터널의 거동을 분석하였다. 즉, 기존 상부터널의 하부에 신설되는 터널의 수평이격거리를 변화시키며 모형실험을 실시하여, 하부터널의 근접도에 따른 교차부 주변지반과 상부터널의 거동양상을 분석하였다. 연구결과 단일터널의 터널 굴착에 따른 종방향 아칭에 의해 이완영역 이후의 전후방 지반에서 연직토압이 증가하였고, 수평토압은 굴착과 동시에 급격히 감소하였다. 기존상부터널에 직각으로 하부터널을 굴착할 경우에는 수평이격거리에 따라 상이한 지반거동을 보였다. 하부터널 굴진면 상부에 상부터널의 측벽이 위치할 경우 굴진면과 가장 근접한 전방지반에서 이완영역 내의 연직토압이 약간 증가하고, 수평토압은 굴착전과 유사하게 나타났다. 상부터널의 측벽이 굴진면 상부에 위치하고, 수직이격거리가 하부터널 높이H의 0.7H와 1.0H인 경우에 굴진면 전방의 이완영역에서 연직토압이 증가하였다. 그러나, 교차터널의 상ㆍ하 이격거리가 1.3H인 경우 단일터널과 동일한 거동이 나타나므로, 상부터널로 인한 영향을 받지 않았다.
more초록/요약
Tunnel excavation directly adjacent to the existing tunnel develops the interaction between two tunnels. There are relatively many studies for the behaviors of adjacent parallel tunnels, but the studies about the behaviors of crossed tunnels is not enough yet. Therefore, in this study, the behaviors of the exiting upper tunnel and the ground at crossed area due to the excavation of a lower tunnel were studied experimentally. The model tests were conducted by changing the relative location of the existing upper tunnel and the lower tunnel. The behaviors of the ground in crossed zone were measured as the lower tunnel approached closely to the upper tunnel. Also the behaviors of the upper tunnel depending on the vertical distance to the lower tunnel, was studied. The results of the study show that a vertical earth pressure outside the loosened area was increased due to longitudinal arching effect in a single tunnel and earth pressure at the face decreased by tunnel excavation. In case that lower tunnel's face pass the side wall of the upper tunnel, a vertical earth pressure on the lower tunnel was increased in a small amount and horizontal earth pressure at the lower tunnel face was developed similarly before an excavation of the lower tunnel. In case vertical distance between the upper and lower tunnel is 0.7H and 1.0H respectively(H is a height of the lower tunnel), vertical earth pressure increased in the loosened area behind the tunnel face. But when a vertical distance is 1.3H, ground behaviors appeared similarly to a single tunnel. Therefore if vertical distance of the crossed tunnel is 1.3H, it seemed that the upper tunnel had an influence on the behaviors of the ground in the crossed area.
more목차
목차
제 1 장 서론 = 1
1.1 연구배경 = 1
1.2 연구목적 및 방법 = 2
제 2 장 이론적 배경 = 3
2.1 지반변형 특성 = 3
2.2 터널의 이완하중 = 4
2.3 지반과 터널라이닝의 강성 = 8
2.4 터널주변의 응력상태 = 10
2.4.1 원형터널에서의 응력상태 = 10
2.4.2 원형병렬터널 = 14
2.5 터널 굴착에 따른 지반거동 = 18
2.5.1 터널 굴착에 따른 하중전이 = 18
2.5.2 터널의 굴착에 따른 주변지반의 응력변화 = 19
2.5.3 응력변화와 터널의 변형 = 20
2.5.4 터널굴착에 따른 지반변위 = 22
2.6 근접터널에 대한 연구동향 = 27
제 3 장 실내모형실험 = 32
3.1 실험개요 = 32
3.2 모형지반의 특성 = 32
3.2.1 물리적 성질 = 33
3.2.2 역학적 성질 = 35
3.3 실험장치 = 36
3.3.1 모형토조 = 36
3.3.2 하부터널모형 = 37
3.3.3 상부터널모형 = 38
3.3.4 지반조성장치 = 39
3.3.5 굴진장치 = 40
3.4 실험 변수 = 41
3.5 계측 = 43
3.5.1 계측기기 = 43
3.5.2 계측위치 = 45
3.6 실험방법 = 46
3.6.1 지반조성 = 46
3.6.2 모형실험순서 = 47
제 4 장 실험결과 및 고찰 = 48
4.1 단일터널의 거동 = 48
4.1.1 지반변위 = 48
4.1.2 연직토압 = 49
4.1.3 수평토압 = 51
4.2 교차터널의 수평이격거리에 따른 거동 = 52
4.2.1 지반변위 = 52
4.2.2 연직토압 = 53
4.2.3 수평토압 = 55
4.2.4 상부터널의 내공변위 및 축력·모멘트 = 56
4.3 교차터널의 수직이격거리에 따른 거동 = 57
4.3.1 지반변위 = 57
4.3.2 연직토압 = 59
4.3.3 수평토압 = 61
4.3.4 상부터널의 내공변위 및 축력·모멘트 = 62
제 5 장 결론 = 63
참고문헌 66
Abstract 68
