대규모 실내 모형실험을 통한 2-ARCH 터널의 거동 분석

Behaviour of a 2-arch Tunnel in a Large-scale Model Test

사암 및 이암을 기반암으로 하는 산악지역에 건설되는 2-아치 (2-arch) 터널의 거동을 터널설계 단계에서 분석하기 위하여 대규모 실내 모형실험을 실시하였다. 터널이 시공될 예정인 지반과 유사한 지질공학적 특성을 가지는 콘크리트 블록을 이용하여 모형지반을 조성하였다. 모형실험은 중앙터널 (pilot tunnel) 굴착을 포함한 여러 단계의 굴착과정으로 구분하여 실시되었다. 또한 터널 .공용기간 중 터널의 거동을 연구하기 위하여 터널굴착 완료 후 상재하중을 작용시켰다. 실험결과에 의하면 대부분의 지반변위는 중앙터널 굴착에 의해 발생했으며, 그 이후 터널 굴착단계에서의 변위발생은 미미한 것으로 나타났다. 또한 대부분의 지중변위는 0.25D 이내의 범위에서 발생하였다. 여기서 D 는 터널의 폭이다. 한편 실험결과를 분석하여 경암에 시공되는 2-아치 터널의 중앙벽체(centre pillar)에 작용하는 하중에 대한 경험적인 공식을 제시하였다. 터널시공 완료 후 공용기간 중 상재하중이 작용할 경우 그 크기에 따라서는 터널굴착에 의해 발생한 것보다 더 큰 지중변위가 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 터널의 거동은 중앙벽체의 강성에 큰 영향을 받는 것으로 나타나 이를 터널설계에 반영하여 중앙벽체의 강성을 증가시켰다. 현재 터널시공을 위한 사전작업이 진행 중에 있으며, 터널의 굴착은 2005년 하반기에 실시될 예정이다.