교차터널 주변지반의 거동
Behavior of the Ground around the Crossed Tunnel
초록/요약
대도시의 교통시설은 거의 포화상태에 도달하였기 때문에 기존 터널을 가로질러 새로운 터널을 건설하는 경우가 점차 많아지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존터널 하부에 근접하여 새로운 터널이 굴착되는 경우에, 지표의 상부구조물에 의한 영향을 고려하여 교차부 주변 지반의 거동특성을 2차원 실내모형실험을 실시하여 규명하고자 하였다. 모형 토조는 30cm(폭)×113cm(길이)×87cm(높이)로 제작되었으며, 상부터널은 직경 16cm, 두께 1mm의 S21강재를 사용하여 제작하였다. 상부구조물은 30cm(폭) × 16cm(길이)로 제작하여 단위면적당 4.9kN/m2 의 하중을 주었다. 상부터널의 위치는 굴진면 상부 2.0D을 기준으로 굴진방향(+)에 대해 -0.5H, 0.0H, +0.5H로 변화시켰고다. 터널굴착은 굴진면을 후퇴시켜서 모사하였다. 연구결과 하부터널 종방향의 응력전이로 인하여 굴진면 전방과 후방에서의 응력과 지반변위의 차이가 발생하였다. 지표침하 및 지중침하가 굴진면과 가까울수록 크게 나타났으며, 굴진면 후방보다 굴진면 전방의 침하량이 더 크게 나타났다. 굴진면 전방과 후방의 종방향 응력전이가 상부터널에 의하여 방해받는 것을 알 수 있었으며, 상․하부 터널 사이의 지반에서 토압을 측정한 결과 터널 굴착에 따른 종방향 아칭이 발생하는 것을 확인하였다. 상부구조물의 위치가 굴진면과 일치하였을 때 토압이 가장 크게 측정되었다.
more목차
목 차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 및 방법 3
제 2 장 이론적 배경 4
2.1 지반변형 특성 4
2.2 터널 주변의 지중응력 6
2.2.1 원형터널에서의 응력상태 6
2.2.2 원형 수직 병렬터널에서의 응력상태 11
2.3 터널굴착에 따른 지반거동 11
2.3.1 굴착에 따른 하중전이 11
2.3.2 굴착에 따른 지반변위 14
2.3.3 터널굴착과 상부구조물 손상 16
제 3 장 실내모형실험 17
3.1 실험개요 17
3.2 모형지반의 특성 18
3.2.1 물리적 성질 18
3.2.2 역학적 성질 20
3.3 실험장치 22
3.3.1 모형토조 22
3.3.2 하부터널모형 및 토압판 23
3.3.3 상부터널모형 및 상부구조물 24
3.3.4 지반조성장치 26
3.3.5 굴진장치 26
3.4 실험 변수 27
3.5 계 측 29
3.5.1 계측기기 29
3.5.2 계측위치 30
3.6 실험방법 33
3.6.1 지반조성 33
3.6.2 모형실험순서 34
제 4 장 모형실험결과 및 고찰 35
4.1 상부구조물에 따른 교차터널의 거동 36
4.1.1 상부터널 위치에 따른 지반변위 36
4.1.2 상부구조물 위치에 따른 지반변위 39
4.1.3 연직토압 41
4.1.4 굴진면 굴착 모델 44
4.1.5 상부터널의 내공변위 45
4.1.6 상부터널 라이닝의 축력 및 모멘트 47
4.1.7 상․하부 터널 사이 지반의 응력분포 50
4.1.8 수치해석을 이용한 상부구조물 위치에 따른 지반 침하 53
제 5 장 결 론 56
부 록 59
부 록 1. 상부구조물 위치에 따른 지반변위 59
부 록 2. CASE별 굴진장에 따른 결과 62
부 록 3. 상부구조물 위치에 따른 지반변위 71
참고문헌 72
Abstract 74
감사의 글 76
