암출 암반내 굴착된 터널의 안정성 해석
Stabilitiy Analysis of Tunnels Excavated in Squeezing Rock Masses
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초록
본 논문은 Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995) 및 Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla, 2002) 의 내용을 중심으로 押出岩盤(squeezing rock) 내 터널의 설계, 해석 및 시공에 대한 기술을 다룬다.암석의 압출현상에 영향을 주는 주요인에 대해서는 1994년 ISRM에 의해 제안된 바 있다. 본 논문에서는 터널링에 있어서 일어날 수 있는 압출 현상을 예측할 수 있는 經驗的인 방법과 준경험적인 방법을 이용하여 압출 현상을 평가한다. 압출 조건에 적합한 굴착방법과 지보방법을 소개하고, 최근 주요 터널공사 현장에서 터득한 경험과 지식을 기초로 압출 조건의 암반 내 재래식 혹은 기계화 터널 굴착 기술의 현황을 분석하였다. 터널을 굴착할 때 암반의 반응을 분석하기 위해 암반거동을 탄소성 응력-변형률 모델로써 설명하고자 하였으며 지반 특성의 분석이 가능한 완전해(closed-form solution)에 의한 지보 특성 곡선 방정식을 도입하였다. 암반 거동에 대한 모델링 및 복합적인 굴착 설계와 지보 시스템 분석을 위해 수치 해석적 방법을 사용하였으며 3차원 응력 해석을 통하여 터널 막장 부근의 암반거동을 분석하였다.
Abstract
Refering to the articles Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995) and Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla, 2002) this article deals with technologies for design, stability analysis and construction of the tunnel being driven in the squeezing rock mass. The definition of this type of behavior was proposed by ISRM(1994). The identification and quantification of squeezing is given according to both the empirical and semi-empirical methods available to anticipate the potential of squeezing problems in tunnelling. Based on the experiences and lessons learned in recent years, the state of the art in modern construction methods was reported, when dealing with squeezing rock masses by either conventional or mechanical excavation methods. The closed-form solutions available for the analysis of the rock mass response during tunnel excavation are described in terms of the ground characteristic line and with reference to some elasto-plastic models for the given rock mass. Finally numerical methods were used for the simulation of different models and for design analysis of complex excavation and support systems, including three-dimensional conditions in order to quantify the influence of the advancing tunnel face to the deformation behavior of the tunnel.