A Numerical Study on Safety According to the Excavation Step for Large Cross Section Tunnel

대단면 터널굴착에 있어서 굴착순서에 따른 수치해석적 안정성 검토

In construction of a large cross section NATM tunnel, to keep the tunnel face stability by the ground itself bench cut method is commonly used. In order to necessity of partial face excavation method, we have to look for more enhanced method that can maintain better stress intensity. This paper presents a stress distribution of the Center Diaphragm Method from the partial face excavation methods, with the numerical analysis, and induced the optimal face distance, which is minimizing stress concentration and the optimal excavation step. Commerical 3 dimensional continuum analyzing FLAC-3D Ver. 2.1 program is used for the analysis. Analyses were performed to investigate ground behavior for tunnels with variable bench-length varying from 2m to 40m.

대단변 NATM터널에서 지반자체로 막장의 안정을 유지하기 위해 분할굴착공법을 사용한다. 분할굴착을 해야 한다면 더 나은 응력 상태를 유지할 수 있는 분할굴착공법을 강구해야할 것이다. 따라서 본 연구에서는 터널의 단면분할 굴착공법 중 CD굴착 (중벽분할굴착)공법에서 굴착순서에 따른 응력분포를 수치해석적인 방법을 이용하여 검토하고, 막장주변의 응력집중을 최소로 하는 최적의 막장 이격거리와 굴착순서를 도출하였다. 해석에 사용한 프로그램은 국내에서 상용화되고 있는 3차원 연속체 해석 프로그램인 FLAC-3D Ver 2.1을 사용하였고, 암반등급 3과 5에 대해 막장거리 2m, 4m, 6m, ${\cdots}$, 20m, 40m를 적용하여 안정성 검토를 행하였다.