쉴드 TBM 터널의 gap parameter와 뒤채움재를 고려한 수치모델링 방법에 대한 연구
A study on numerical modeling method considering gap parameter and backfill grouting of the shield TBM tunnel
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초록
쉴드 TBM 터널에 대한 2차원 수치해석 시 기존 연구에서는 뒤채움재 및 실제적인 내공변위 분포를 적절히 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하고자 gap parameter 적용 시 굴착면에서 발생하는 실제적인 내공변위분포를 고려하고, 적정한 뒤채움재 물성치를 적용한 모델링방법을 제시하였다. 이를 위해 단일층 풍화토 지반을 대상으로 gap parameter와 토피고가 굴착면의 지반손실량과 지표손실량으로 구성되는 체적손실량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 대부분의 지표침하가 굴착직후에 발생하였으며,토피고 및 gap parameter가 증가할수록 수치해석을 통해 얻은 지표침하곡선의 영향범위가 제안된 이론식보다 넓게 나타났다. 따라서 2차원 수치해석 시 쉴드 TBM 터널의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 하중분담률을 이용하여 gapparameter를 적용하고, 뒤채움재의 물성치도 적절히 고려해야 한다고 판단된다.
Abstract
Backfill grouting and realistic convergence distribution were not properly consideredin previous studies on 2D numerical analysis of a shield TBM tunnel. In this study,thus, a modeling method was suggested to cope with this problem by considering arealistic convergence distribution and a proper properties of backfill grouting. To thisend, the influence of gap parameter and depth of rock cover on volume loss, composedof ground volume loss around tunnel excavation and surface volume loss, wasanalyzed with a single weathered soil layer. As a result, most of surface settlementswere occurred immediately after excavation. Also, as depth of rock cover and gapparameter increased, the influence range of surface settlement curves obtained from2D numerical analyses became broader than a suggested theoretical equation. Therefore, it is inferred that gap parameter should be applied based on load distributionratio and the property of backfill grouting properly considered for the estimation of theprecise behavior of a shield TBM tunnel in 2D numerical analysis.
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