Sensitivity analysis of design parameters influencing earth pressure acting on an arch-shaped cut and cover tunnel

아치형 복개 터널구조물에 발생하는 토압에 영향을 미치는 설계변수들에 대한 민감도 분석

To investigate major influencing factors on earth pressure acting on an arch-shaped cut and cover tunnel, Monte Carlo simulation based quantitative sensitivity analysis was carried out for mechanical properties of ground as well as excavation configuration-related design factors. From the sensitivity analysis, it was intended that effects of earth pressures from different influencing factors on a cut and cover tunnel should be numerically identified. Output factors used in the sensitivity analysis such as vertical and horizontal earth pressures at different tunnel positions were obtained from the finite element analysis. In this study, it was revealed that depending upon positions where horizontal as well as vertical earth pressures were acting, they were differently influenced by the same input factors. In addition, earth pressures acting an cut and cover tunnel depended mainly on the embankment at crown and the inclination of cut slope.

본 연구에서는 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압에 영향을 미치는 주요 영향인자들을 평가하기 위하여, 지반정수 및 굴착과 관련된 영향인자들에 대하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 근거한 정량적 민감도 분석을 수행하였으며, 민감도 분석을 토대로 최대 영향인자 변화에 따른 토압의 변화에 대한 수치해석적 검토를 수행하였다. 민감도분석에 사용되는 출력결과들은 유한요소해석에서 얻어진 터널 위치별 연직 및 수평토압을 대상으로 하였다. 민감도 분석결과, 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 수평 및 연직토압은 작용위치에 따라 동일한 영향인자에 대한 민감도가 상이한 것으로 나타났으며, 또한 최대 영향인자인 토피고 및 굴착사면 변화에 따라 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압분포 및 크기가 변화하는 것으로 나타났다.