쉴드 TBM 뒤채움압 산정 및 침하영향에대한 수치해석적 연구
Evaluation of the backfill injection pressure and its effect on ground settlement for shield TBM using numerical analysis
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초록
쉴드 TBM 공사에서 뒤채움압은 지표 침하는 물론 주변 지하 구조물의 안정성에 영향을미친다. 따라서 설계단계에서 뒤채움압을 미리 산정하는 것은 필수적이다. 본 연구에서는 전 세계적으로 제시되어 있는 7가지 뒤채움압 산정 이론을 고찰하고 비교하였다. 6가지의 가상 지반조건을 가정하여, 그에 따른 뒤채움압을 산정하고 분석하였다. 그 결과, 토피고가 증가함에 따라 산정되는 뒤채움압이 증가하나 그 증가율은 감소함을 알 수 있었다. 또한 산정된 뒤채움압이 지표및 천단침하에 어떻게 영향을 미치는 지를 파악하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 불포화 지반조건 및 포화 지반조건 모두에서 동일하게 지표 및 천단 침하는 뒤채움압 보다는 막장압에 더욱 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한 토피고가 증가할수록 뒤채움압의 영향이 감소하고, 적용 막장압이 감소함에 따라 뒤채움압의 영향이 증가함을 알 수 있었다.
Abstract
Backfill injection pressure in shield TBM affects not only ground settlement but also adjacent underground structures. Therefore, it is essential to estimate a suitable backfill injection pressure in advance in design stage. In this paper, seven suggested equations worldwide to calculate the backfill injection pressure were reviewed and compared. By assuming 6 cases of virtual ground condition, backfill injection pressures were calculated and analyzed. it was confirmed that the backfill injection pressure increases as the depth of overburden increases, but the increasing ratio decreases. The numerical analysis was carried out by applying the calculated backfill injection pressure to investigate the influence of backfill injection pressure on the settlement of surface and crown of tunnel. It was confirmed that the final settlement at the surface and crown of tunnel on the both unsaturated and saturated condition are more influenced by the applied face pressure than the applied backfill injection pressure. In addition, the effect of backfill injection pressure decreases as the depth of overburden increases, and the effect of backfill injection pressure increases as the applied face pressure decreases.
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