A Study on the Behavior of Cut and Cover Tunnel according to the Excavation Plane by Numerical Analysis

굴착사면 변화에 따른 복개 터널구조물의 역학적 거동에 관한 수치해석적 연구

The structural analysis such as rigid frame analysis has been used for the design of cut and cover tunnel due to its simplicity and convenience. This analysis, however, could not account for the geometrical factors such as interface elements, slope of excavation plane, distance between lining and excavation plane, etc. To develop the analysis technique and design technology for the cut and cover tunnel, in this study, the numerical analyses considering not only geometrical but geotechnical factors are conducted. Especially, the effects on the mechanical behaviors of cut and cover tunnel due to the slope of excavation plane and the distance between lining and excavation plane are mainly focused in this study.

현재 복개 터널 라이닝의 설계는 설계상의 간편성으로 인해 복개 터널의 라이닝에 대한 구조해석적 기법인 Rigid Frame Analysis가 널리 사용되고 있으나, 이는 되메움 지반과 터널 라이닝 사이의 상호작용(Interaction) 메카니즘을 적절히 반영하지 못하게 될 뿐만 아니라, 굴착 사면의 경사, 굴착폭 및 지표면의 경사 등에 의한 영향을 고려하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 복개 터널구조물의 합리적이고 경제적인 설계를 위한 기본연구로써, 좁은 되메움 공간에서의 토압경감과 콘크리트 라이닝과 성토체의 상호작용을 고려하기 위하여 지반공학적 모델링 기법을 이용한 수치해석을 실시하였다. 또한 복개 터널구조물의 역학적 거동 영향인자로써 굴착사면의 경사 및 콘크리트 라이닝과 굴착사면의 이격거리 등을 고려하였으며, 각 영향인자가 복개 터널구조물의 역학적 거동에 영향을 미치는 정도를 분석하였다.