사질토층의 터널굴착에 따른 지반침하의 예측

Prediction of Ground Settlements due to Tunneling through Granular Soils

본 연구에서는 소성변형 이론에 근거한 무라야마의 침하 산정식에 탄성변형을 반영시켜 사질토층의 터널 굴착에 따른 지반침하를 보다 간편하고 정확하게 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 국내외 터널현장의 계측자료들의 분석결과로부터, 사질토지반의 침하는 지반의 체적변화와 밀접한 관계를 갖고있어 터널의 단순한 기하학적 제원만으로는 해석이 불가능하다는 사실을 밝혔으며, 제안식의 구성요소인 전단대 폭, t값이 현장조건에서는 무라야마의 실험실 관측치보다 2~6배 정도 큰 값으로 나타남도 밝혔다. 본 제안식의 타당성을 검증하기 위하여 현장 실측결과와 무라야마 해석결과 및 탄소성 유한요소 해석결과 등과의 비교 분석을 수행하였으며, 그 결과 본 제안식에 의한 계산치는 탄소성 해석결과 및 실측치 등과 매우 근사한 값을 나타내며, 무라야마 방법은 실제 터널현장의 지반 침하량을 과소 평가함을 알 수 있었다.

An equation to predict the ground settlement caused by tunneling through granular soils is proposed, The equation is developed modifying the Murayama equation using the results of elastic finite element analysis. Ground settlements at the underground structures in Korea and other countries are analyzed. From the results of the settlement analysis, it is found that the ground settlement associated with tunneling through granular soils is not only affected by tunnel geometry but also related to volume change characteristics of soils. It is also found that the widths of shear band, t in field conditions are 2 to 6 times greater than the values proposed in the Murayama's model. Calculated settlements using the proposed equation show reasonable agreement with the observed settlements and the results from the elasto-plastic finite element analysis. Murayama equation seems to underestimate the ground settlement.