복층터널 분기구 확폭구간 굴착에 따른 안정성 영향
Effect of widening excavation in divergence section of a double-deck tunnel on its stability
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초록
복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 ‘분기 전 확폭구간’과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 ‘분기 후 구간’으로 나눌 수 있으며, 분기 전 확폭구간의 터널 단면이 분기 후 구간의 단면에 비해 매우 크기 때문에 이러한 차이에 따른 굴착 영향이 분기구의 전체적인 굴착 안정성 검토 시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 암반에서 시공되는 NATM 방식의 2차로 대심도(40 m) 본선 복층터널에서 1차로 단층터널로 분기가 되는 조건을 대상으로 3차원 유한요소해석을 통해 분기 전 확폭구간 굴착(선행굴착) 시 굴착공법과 벤치길이 변화에 따라 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 굴착공법과 벤치길이 변화에 따른 차이는 상대적으로 작은 편이었으나,2차원 수치해석에 의한 선행굴착을 고려하지 않은 경우와 강도응력비 비교를 통해 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 영향을 미칠 정도로 큰 응력의 변화를 유발함을 확인하였다.
Abstract
The divergence section of a double-deck tunnel can be divided into a ‘wideningpre-divergence section’, a large cross-section with a cap shape and a ‘post-divergencesection’ where the separation between the main and the branch tunnel is made. Sincethe cross-section of the widening pre-divergence section is considerably larger thanthat of the post-divergence section, the influence of excavation due to the differentsizes and shapes in the cross-section should be considered in the examination of thetunnel stability. In this study, the effect of the preceding excavation, that is theexcavation of the widening pre-divergence section, on excavation stability of thepost-divergence section was examined by varying the excavation methods and benchlengths through 3D finite element analysis. The results showed that although theeffects of the excavation methods and the bench lengths are not significant on thevariation of principal stresses, the preceding excavation causes a relatively largevariation on the stresses which may have an impact on the stability of thepost-divergence section from the comparison of Stress-Strength Ratio (SSR) betweenthe cases with and without the consideration of the preceding excavation effect by 2Dfinite element analysis.
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