터널 주위에 다른 구조물이 인접하여 건설될 때 터널의 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 주변 지반의 일정범위를 원상태로 보전하여야 하며, 이와 같은 범위를 터널의 안전영역이라고 한다. 터널 교차지역에서 새로운 터널이 건설될 때 기존터널의 안정성을 확보하기 위한 주요 요인은 터널간 이격거리, 새로운 터널의 규모 및 굴착방법, 터널 주변지반의 조건, 기존터널의 라이닝 구조와 건전도 등이며, 새로운 터널이 기존터널의 상부에 근접하여 교차하는 경우 기존터널은 새로운 터널 방향으로 기존터널 상부에서 변형이 발생하고, 기존터널 주변지반의 아칭효과 손상, 그리고 새로운 터널에서의 활하중의 영향 등을 받게 된다. 반면에 새로운 터널이 기존터널 하부에서 굴착되는 경우 기존터널은 침하의 영향을 받게 된다. 본 연구는 새로운 터널이 기존터널의 하부에서 굴착될 때 수치해석을 통하여 안전영역을 평가하였으며, 모형실험을 통하여 지반의 거동특성을 파악하였다. 모형실험과 수치해석에 의하여 토압의 변화, 지반변위 및 내공변위를 상호 비교하였으며, 유사한 경향을 보이고 있다.
A certain range of the original ground around the tunnel should be preserved to ensure structural safety of the tunnel when other structures are made around the tunnel, and thus this range is defined as safety zone of the tunnel. The main points to ensure the stability of an existing tunnel when constructing a new tunnel in an inter-crossing area are distance between two tunnels, size of the new tunnel, excavation method for the new tunnel, ground condition around the tunnel, and lining type of the existing tunnel etc. When the new tunnel is excavated above the existing tunnel, the existing tunnel is likely to suffer deformation at a crown zone, damage of arching effect, and live load of the new tunnel etc. On the other hand, when the new tunnel is excavated below the existing tunnel, the existing tunnel is likely to be damaged due to settlement. This study has been made on the behavior of the existing tunnel by means of model test and numerical analysis when the new tunnel is excavated below the existing tunnel. Safety zone of the tunnel was estimated by the results of strength/stress ratio obtained from numerical analysis, and the movement of ground was estimated by the model test. The results of earth pressure, ground displacements, and convergence of the tunnel obtained from model test were compared with those of numerical analysis, and show a similar trend.
