암반조건에 따른 암반-지보 반응거동의 수치해석적 연구

Rock-support Interaction behavior for Ground Condition based on Numerical Modelling

터널공학에 있어서 지보시스템에 가해지는 최종 하중을 제어하기 위한 지보의 거동에 관한 많은 연구가 실시되었다. 기술적으로 타당한 설계와 안전율이 확보된 경제적인 시공을 위해서는 해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 또한 굴착과 보강의 일련의 시공과정에 대한 역학적인 이해가 필요하며 암반-지보 반응거동에 대한 규명이 이루어져야 한다. 암반과 지보의 거동에 관한 대부분의 연구는 단순화한 가정에 의한 이론적 해석이 주를 이루고 있다. 또한 터널 주위의 암반 조건에 따른 명확한 기준이 없어 터널 설계 시 어려움이 많다 본 연구에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 암반조건에 따른 해석을 실시하여 암반-지보 반응곡선을 구하였다. 실제 시공과 유사한 조건을 부여하기 위해 암반등급과 측압계수를 달리하여 해석을 실시하였다. 그 결과 암반조건에 다른 암반-지보 반응곡선의 nomogram을 도출하였으며, 이는 설계 초기에 지보압 및 터널의 허용변위에 대한 효율적인 예측을 실시하는데 있어 유용할 것이다.

It is very important to control the final load that acts on a support system, in tunnel engineering. A reliable analysis is needed to carry out technically reasonable design and safe construction. Also, a series of procedures of construction and the rock-support interaction behavior must be considered. Most existing studies have been performed as the limited analysis based on the simplified assumption. In this study, through the analysis of a circular tunnel using a 2-D finite differential code, the rock-support interaction behaviors in the variation of rock and stress conditions are analyzed and compared with the results from the closed form solutions. Consequently, more realistic rock-support interaction curves are obtained by including the effects of initial stresses and rock condition. These curves are very useful to predict the required support pressure in the initial design stage.