A risk analysis for the determination of a tunnel support pattern

터널 지보패턴 결정을 위한 위험도 분석

Rock mass is very inhomogeneous in nature and data obtained by site investigations and tests are very limited. For this reason, many uncertainties are to be included in the process of constructing structures in rock mass. In the design of a tunnel, support pattern, advance rate, and excavation method, which are important design parameters, must be determined to be optimal. However, it is not easy to determine those parameters. Moreover if those parameters are determined incorrectly, unexpected risk occurs such as decrease in the stability of a tunnel or economic loss due to the excessive supports etc. In this study, how to determine an optimal support pattern and advance rate, which are the important tunnel design parameters, is introduced based on a risk analysis. It can be confirmed quantitatively that the more supported a tunnel is, the larger reliability index becomes and the more stable the tunnel becomes. Also an optimal support pattern and advance rate can be determined quantitatively by performing a risk analysis considering construction cost and the cost of loss which can be occurred due to the collapse of a tunnel.

암반은 그 특성상 매우 불균질하며, 조사 및 시험을 통하여 얻을 수 있는 자료는 아주 한정적이다. 이러한 이유 때문에 암반 중에 구조물을 구축하는 작업은 많은 불확실성 (uncertainties)을 내포하게 된다. 터널 설계에 있어서 주요 설계 파라미터인 지보패턴, 굴진장 및 굴착방법 등은 최적의 값으로 결정되어야 하나 그 결정이 쉽지 않으며, 결정을 잘못할 경우 원하지 않는 risk, 즉 터널 안정성의 저하 혹은 지보재의 지나친 보강으로 인한 경제적 손실을 발생시킨다. 본 연구에서는 터널설계 시 주요한 설계 파라미터인 지보패턴 및 굴진장을 위험도 분석 기법에 근거하여 결정하는 방법을 소개하였다. 지보량이 증가할수록 신뢰지수가 증가하여 터널의 안정성이 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었으며, 터널의 붕괴 등으로 말미암아 발생할 수 있는 손실비용 및 공사비를 고려하여 위험도 분석을 실시함으로서 최적의 지보패턴 및 굴진장을 정량적으로 결정할 수 있었다.