Influence of Pore Pressure Behind a Subsea Tunnel on Its Stability

터널 배면의 간극수압이 해저터널의 안정성에 미치는 영향

In this study, it was analyzed how the pore pressure behind a subsea tunnel influences on the stability of the tunnel. The tunnel is located in the soft rock layer, and a soft sandy layer and weathered soil layer are located on the top of it. Coupled numerical analyses are performed for both drained and undrained condition with varying coefficients of lateral earth pressure. In the case of undrained conditions, the stability of the tunnel was analyzed with different thicknesses of shotcrete. On the other hand, a sensitivity analysis was performed with different hydraulic conductivities and porosities of the shotcrete for the drained conditions. The stability of a subsea tunnel was evaluated in terms of safety factor suggested by You et al.(2000, 2001, 2005) based on the shear strength reduction technique. In this paper, the safety factor of a tunnel was calculated under steady state flow condition during hydro-mechanical coupled analysis. As a result, it was found that the stability of a subsea tunnel could be rather increased by allowing a proper amount of groundwater inflow into a subsea tunnel.

본 연구에서는 연약한 지반에 속하는 모래지반과 풍화토가 터널상부에 존재하며 연암층에 위치하는 해저터널을 대상으로 터널 배면의 간극수압이 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 비배수 조건과 배수조건을 가정하여 연계해석을 수행하였다. 비배수 터널의 경우에도 숏크리트 두께를 달리하여 안정성을 비교하였으며, 배수 터널의 경우는 숏크리트의 투수계수와 공극률을 달리하여 민감도분석을 수행하였다. 해저터널의 안정성은 유광호 등(2000, 2001, 2005)에 의해 제안된 전단강도감소 기법을 사용하여 수치적으로 구해지는 안전율을 사용하였다. 본 연구에서는 수리-역학적 연계해석 시 시공단계별 정상류 상태를 먼저 재현하고 터널의 안전율을 구했다. 연구결과 터널내로의 지하수 유입량을 어느 정도 허용함으로써 오히려 터널의 안정성이 높아짐을 확인할 수 있었다.