수치해석을 통한 성토 높이에 따른 터널 안정성 평가 연구
Assessment of tunnel stability according to height of embankment by numerical analysis
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초록
터널의 갱구부는 토피가 얕고 지반의 아칭효과가 발휘되기 어렵기 때문에 터널 시공 시 주의가 필요한 구간이다. 공용 중인 터널 갱구부 상부에 추가적인 성토가 이루어진다면 터널 안정성을 크게 저해할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 상부의 추가 성토에 따른 터널 안정성을 검토하고자 지반조건별로 성토 높이에 따른 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 5등급 암반에서 성토 높이가 12 m 이상인 경우에는 숏크리트의 허용 휨압축 응력, 록볼트의 허용 축력을 초과하는 것으로 나타났다. 발생되는 변위와 소성영역의 범위, 지보재의 상태를 종합적으로 고려할 때 터널 갱구부 상부에 추가 성토되는 높이가 10 m를 초과하는 경우에는 터널 안정성이 크게 저해되는 것으로 판단된다.
Abstract
The construction of the tunnel portal should be careful because cover depth is shallow and it is difficult to exhibit the arching effect. Tunnel stability may be reduced with additional embankment above the portal of tunnel. In this study, in order to examine the stability of the tunnel according to additional embankment above the portal of tunnel, numerical analysis was performed while changing the ground conditions and height of embankment. As a result of the numerical analysis, it was found that the allowable flexural compressive stress of shotcrete and allowable axial force of rockbolts were exceeded when the height of additional embankment was 12 m in rock mass rating V. When considering the displacement, the range of the plastic region and the behavior of the support materials, the tunnel stability seems to be greatly reduced if the height of additional embankment above the portal of tunnel exceeds 10 m.
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