Abstract
In ordinary back analysis it if hardly possible to obtain the mechanical properties of tunnel lining by using commonly measured displacements of tunnel lining, because only a few displacements could be measured at the site. Therefore, it is necessary to develop a new method which can evaluate the state of stresses of tunnel by using measured data. In this study, in order to assess tunnel lining stability by estimating its stresses with a few measured displacements, a formulation of back analysis method was proposed. The accuracy of results were investigated through the parametric study for several types of measurement model of two dimensional elastic lining. This new back analysis method to assess tunnel lining stresses and strains with a few numbers of measured displacements showed high accuracy and good applicability when compared to the results of numerical experiments by FEM. The method has been tested on subway tunnel and its applicability has been confirmed by comparing field and analytical data. It is verified that the stress on the tunnel lining can be obtained by only more than 3 point of input displacements without any condition of external loads.
많은 터널 현장에서 계측을 수행하고 있지만, 일반적인 역해석 방법으로 이 계측자료를 통해 라이닝에 작용하는 변형율과 응력 등의 역학량을 추정하기는 어렵다. 그 이유는 현장에서 계측이 가능한 적은 변위수로부터 라이닝의 응력상태를 추정할 수 없기 때문이다. 계측의 시간과 비용을 고려해 볼 때, 계측자료를 이용할 수 있는 기법의 개발은 시급한 연구과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 터널계측에서 계측 가능한 소수의 변위로 전테 라이닝의 변위와 응력 등의 역학량을 계산할 수 있는 역해석 모델을 개발하였다. 역해석 방법으로서 복공 외면에 작용하는 외력의 자승이 최소화될 때 해를 구하는 방법을 사용하였다. 라이닝 외면에 작용하는 하중을 가정하여 유한요소법으로 변위와 응력을 계산하고, 여기서 얻은 몇개의 변위를 계측 변위로 가정하여 역해석 모델에 입력함으로써 절점 변위, 요소의 변형율 및 응력 등을 다시 구하였다. 처음 계산된 변위와 역계산으로 구한 변위를 비교함으로써 모델의 신뢰성을 평가하였다. 자동계측으로 라이닝의 비교적 정확한 계측을 수행하고 있는 지하철 한강 하저터널 현장에서 얻은 계측변위를 개발한 역해석 모델을 적용하여 실제 계측한 응력과 유사한 결과를 얻었다.
