폐광의 점진적 파괴 및 뒷채움 효과에 대한 해석적 연구

A Numerical Analysis on the Collapse and Backfill Mechanism of the Abandoned Mine Cavity

지하채굴작업에 의한 공동 및 폐갱 등은 지반침하 및 지표함몰현상의 주요 원인이 되며, 근접시공 지하구조물 또는 인근 구조물의 안정성 저해요소로 대두되고 있다. 이에 대한 대책방안으로 폐갱을 충진재로 채우는 보강시공을 수행하는 경우가 있으나 설계방법 및 안정성 해석방법이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폐갱 등 지하공동에 의한 주변지반의 영향권을 수치적으로 분석하고 실제 수치해석 과정에서 주변 암반의 장기거동을 고려할 수 있는 방안을 제시하였다. 아울러 폐갱 인근의 구조적 안정성을 향상시키기 위하여 지하공동을 뒷채움재로 충진한 경우, 안정성 평가 및 암반의 거동을 수치적으로 분석할 수 있는 기법을 제시하였으며 불완전한 뒷채움재의 영향을 함께 고려하였다.

The abandoned mines causing settlement of the surface above and collapse of the cavities are the major influencing factor on the stability of the nearby underground structures. To prevent the harmful effect, the backfill methods are commonly applied to the cavities although the design criteria and the analysis method are not properly addressed in some cases. An approximate analytical method together with the numerical technique is considered in this study to simulate the gradual deterioration of the rock masses around the cavities and, therefore, the influential zone to the underground structures passing through the cavities. Also considered in this study is the backfill effect on the stability of the rock masses around the cavities. Specifically, the incomplete backfill effect is compared with that of the idealized backfill method by adopting elasto-plastic analysis involving a strain softening material law.