A study on ground surface settlement due to groundwater drawdown during tunnelling

터널 굴착시 지하수 저하로 인한 지반침하에 관한 연구

This paper presents the results of investigation on tunnelling-induced ground surface settlement characteristics in water bearing ground using finite element (FE) stress-pore pressure coupled analysis. Fundamental interaction mechanism of ground and groundwater lowering was first examined and a number of influencing factors on the results of the coupled FE analysis were identified. A parametric study was then conducted on the influencing factors such as rock type, thickness of soil layer, permeability of shotcrete lining, among others. The results indicate that the tunneling-induced groundwater drawdown results in a deeper and wider settlement trough than without groundwater drawdown, and that the Error function approach does not yield satisfactory result in predicting a settlement profile. The results of analysis are summarized so that the relationship between the settlement and the influencing factors can be identified.

본 논문에서는 터널시공시 지하수 저하를 동반하는 시공조건에서 발생하는 지표침하 특성에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 먼저 지하수 저하로 인한 지반침하 문제에 대한 국내외 기존 연구내용을 살펴보았으며, 지하수 유동시 응력-간극수압 상호작용이 고려된 유한요소해석 모델을 구축하고 이론적 검증을 통해 유한요소해석 모델의 타당성을 검토하였다. 구축된 유한요소해석 모델을 토대로 다양한 시공조건에 대한 매개변수 연구를 수행하고 그 결과를 토대로 지하수 유동시 지반침하에 영향을 미치는 주요 인자를 검토하였으며, 아울러 터널시공이 지하수 저하를 동반하는 시공조건에서의 지표침하 특성을 기존의 이론과 연계하여 고찰하였다.