등방 및 이방성 암반 터널 전방의 연약대 예측을 위한 수치해석적 연구
A Numerical Study for the Prediction of Weakness Zone ahead of a Tunnel Face in Isotropic and Anisotropic Rock Masses
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초록
변위벡터방향의 개념은 터널계측에서 수직방향 변위에 대한 종방향 변위의 비로 정의되는데, 최초로 오스트리아에서의 터널 계측 시 막장면이 연약대에 근접함에 따라 큰 종방향 변위가 계측됨으로써 제안되었다. 이는 막장면이 연약대에 근접함에 따라 증가양상을 보여 연약대 예측에 이용될 가능성이 제기되었다. 본 연구에서는 등방성 암반에서 연약대의 두께와 강성이 변화하는 조건으로 두고 변위벡터방향을 이용하여 이 연약대를 예측하였다. 이때 연약대가 예측되는 막장면의 위치는 연약대 후방으로 터널 직경의 1~2배의 거리 내에 있음을 확인하였다. 또한 평면이방성 암반에서 변위벡터방향을 이용해 연약대 예측을 수행한 결과, 연약대 후방으로 터널 직경의 1배의 거리에 막장면이 도달할 때부터 전방의 연약대를 예측할 수 있었다.
Abstract
The concept of displacement vector orientation, defined as the ratio of longitudinal displacement to vertical displacement, is originally suggested in Austria. The field displacement monitoring in the vicinity of a weakness zone has shown a large longitudinal displacement in the direction of the tunnel axis. Such increase of longitudinal displacement observed as the tunnel face approaches a weakness zone can be used to predict the presence of the weakness zone. This study presents the results of predicting the weakness zone ahead of the tunnel face in various ground conditions such as the weakness zones of various thickness and elastic moduli. The weakness zone can be predicted at one to two times the tunnel diameter ahead of the tunnel face. The same procedure is applied to the transversely isotropic ground conditions. The weakness zone can be predicted at the tunnel diameter ahead of the tunnel face.
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