편토압 구간에서의 NATM 터널의 거동

Abstract

요 지

지난 30여년간의 많은 시공 실적과 경험을 바탕으로 터널시공과 설계는 선진국과도 비교해도 결코 뒤지지 않을 만큼 괄목한 성장을 하였다고 볼 수 있다. 그러나 현재 많은 터널공사에서 문제점으로 대두되고 있는 설계와 시공과정에서 간과해서는 안될 점이 바로 편토압 문제라 할 수 있다. 편토압을 받는 터널의 경우는 산악경사지의 터널 갱구부, 도심지 지하터널에서 인접한 건물들의 영향, 개착식 복개 터널 구조물에서의 경사진 성토사면 등 설계시 많은 문제점을 내포하고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 편경사 지형의 NATM터널 굴착시 지반거동에 영향을 주는 대표인자로서 터널 상부의 편경사(10°, 20°, 30°), 시공방법(상하반단면 굴착, 링컷 굴착, 중벽분할 굴착), 측압계수(K=0.5, 1.0, 1.5) 등과 같은 대표인자들을 변화시키면서 상호 비교․ 검토 할 수 있도록 조건을 부여하여 해석을 수행하였다. 해석단면은 도로터널 표준단면을 채택하였고, 토피고는 25m를 적용하였는데 이는 편토압의 영향을 보기위하여 저토피 구간 25m를 적용하였다. 수치해석 프로그램은 범용 유한요소 해석 프로그램인 VisualFEA 2D를 사용하여 터널의 천단변위, 내공변위, 숏크리트의 휨압축 응력, 락볼트 축력 등을 비교․ 분석하였다. 분석한 결과 최대 변위량은 측압계수별로 비교하면 측압계수가 0.5 일때 가장 컸으며 1.0, 1.5 순으로 변위가 발생하였다. 편경사별로 비교하면 30° 일때 가장 크게 발생하였고, 20°, 10° 순으로 발생하였고, 시공단계별로 비교하면 상하반단면굴착이 가장 크게 발생하였고, 중벽분할굴착, 링 컷 굴착 순으로 변위가 발생하였다. 핵심용어 : 편토압, 편경사, 측압계수, 시공방법, VisualFEA