터널 바닥부 융기 저감을 위한 배수겸용 마이크로파일의 수리 거동 분석
Hydraulic behavior of Multi-purpose Micropile for tunnel floor heave reduction
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초록
운영 중인 터널에서 바닥부 융기가 발생하여 안정성과 사용성을 위협하는 사례가 최근 다수 보고되고 있다. 특히, 융기가 발생한 지반 중 단층파쇄대는 압착성 거동을 하거나 높은 투수성으로 인해 바닥부에 직접적으로 수압이 작용할 수 있다. 이에 대한 대책으로는 지반 보강을 위한 마이크로파일과 수압 저감을 위한 배수공이 활용된다. 본 연구에서는 경제성과 효율성을 고려하여 마이크로파일의 지지기능과 배수공의 수압해제기능을 결합한 배수겸용 마이크로파일을 제안하였다. 이의 수리거동을 검증하기 위해 모형시험 및 수치해석을 수행한 결과, 바닥부에 설치한 경우, 수압저감효과가 뛰어 나고 유입량도 적정한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 추가적인 수압저감효과를 얻기 위해서는 마이크로파일의 횡 간격을 줄이는 것이 효과적이나 일정 간격 이하에서는 배수공 길이를 늘리는 방안이 효율적이다.
Abstract
Recently, floor heave in operational tunnels has increasingly been reported as a threat to both stability and usability. Among the ground conditions where heave occurs, fault fracture zones, in particular, can induce floor heave due to their squeezing behavior or direct water pressure caused by high permeability. As countermeasures, micropiles for ground reinforcement and drainage pipes for reducing water pressure are commonly used. In this study, a Multi-purpose Micropile was introduced, combining the loadbearing function of micropiles with the hydraulic pressure relief function of drainage pipe to enhance economic feasibility and efficiency. To verify its hydraulic behavior, model tests and numerical analyses were conducted. The results show that the micropile installed at the floor effectively reduced hydraulic pressure while maintaining adequate water inflow. Decrease in the transverse spacing between micropiles proved to be an effective way for further hydraulic pressure reduction. However, beyond a certain spacing threshold, increasing the length of the drainage pipe is more effective.