도심지 2-Arch 터널의 시공단계 기반 안정성 평가 방안에 대한 연구
Study on the Stability Assessment Based on the Construction Stage for Urban 2-Arch Tunnel
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초록
도심지 2-Arch 터널의 수요가 지속적으로 증가하고 있으나 최근 2-Arch터널의 붕괴사고가 발생됨에 따 라 2-Arch터널 안정성에 대한 관심이 집중되고 있다. 시공현장에서는 장비운용 및 공기확보 등을 고려 하여 2-Arch터널의 좌ㆍ우 확폭터널을 편측굴착하는 경우 중앙벽체에 편압이 발생될 것으로 예상되나, 중앙벽체 안정성 평가시 연직하중만이 고려된 Matsuda의 이완하중을 적용하고 있어 하중조건이 과소 적용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 편측굴착 영향을 고려하여 중앙벽체 안정성 평가방안을 개선하 고자 하였다. 이를 위해 편측굴착에 따른 시공단계를 모사한 지반안정성 검토를 수행하여 매개변수별 중 앙벽체에 발생하는 편압 영향을 분석하고, 그 결과를 구조안정성 검토에 연계하여 중앙벽체에 발생하는 단면력을 검토하였다. 검토결과, 편압에 의해 중앙벽체의 부재력이 증가하였고 안정성 측면에서 불리한 검토조건에서는 설계강도를 초과하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라 당초 적용된 이완하중에 편압영향을 추가로 고려할 수 있도록 편압영향계수를 제안하였다.
Abstract
There has been an increasing demand for 2-Arch tunnels in urban areas. However, as the collapse of 2-Arch tunnels due to uneven pressure occurred recently, interest in the stability of 2-Arch tunnels is being focused. At the construction site, considering the equipment operation and construction period, it is expected that the 2-Arch tunnel will be excavated on one side, causing uneven pressure to be generated on the central column. However, when evaluating the stability of the central column, Matsuda's relaxed rock load, which only considers the vertical load, is applied, resulting in under-applied load conditions. In this study, the stability assessment method of the central column was improved by considering the effect of asymmetric excavation. A numerical analysis was conducted simulating the construction stages according to asymmetric excavation, and the effects of uneven pressure on the central column according to parameters were analyzed. The element force generated in the central column was analyzed by linking the numerical analysis results to the structural analysis. The structural analysis results demonstrated that the section force of the central column increased due to the uneven pressure and exceeded the design strength under the unfavorable conditions. In addition, an Uneven Pressure Factor(U.P.F) was proposed as a method to consider the effect of uneven pressure on the existing under-applied relaxed rock load.