터널 굴착에 따른 지반 변형 수치해석 : 서울 지하철 NATM 터널 해석 사례 연구

A Numerical Analysis on Ground Deformation due to Tunnel Excavation : Case Study of Seoul Subway NATM Tunnel

본 논문에서는 서울지하철 NATM 터널 표준지보단면을 대상으로 실시한 유한요소해석 결과에 관하여 논술하였다. 터널 굴착단계별 해석에 따른 영향과 터널막장으로부터의 굴진거리에 의한 영향을 증점적으로 분석하였다. 터널 굴착단계별 하중조건을 적절히 반영할 수 있도록 지반특성곡선의 개념을 적용하여 터널굴착면 내부에 가상 지지압력을 재하하였다. 유한요소해석 결과에 대한 분석은 지반침하, 터널변위, 지중응력, 지보재 응력 등을 대상으로 실시되었다. 또한 터널 막장에 의한 3차원적 변위 억제효과 분석을 위하여 터널 변위 특성곡선 개념과 2차원적 축대칭 해석방법을 제시하였다.

In this paper an analytic discussion was made for a finite element analysis performed for the case study of Seoul subway NATM tunnel. The effects mainly discussed on the ground deformation analysis were the staged tunnel excavation and the excavated distance from a tunnel facing. The concept of ground characteristic line has been applied to properly consider the loading condition given by staged tunnel excavation so that the imaginary supporting pressure is applied on the excavated tunnel face. Discussions on the results of the performed finite element analysis were mainly made with respect to the ground settlement, tunnel displacement, earth pressure, stress mobilized in supporting members. And the three dimensional supporting effect due to the tunnel facing was evaluated based on an elastic closed-form solution and a result of two dimensional axisymmetric finite element analysis.