Evaluation of pore water pressure on the lining during tunnel operation

운영 중 터널에 작용하는 간극수압 평가기법

Control of ground water is one of the most important factors for long-term operation of tunnel because most of tunnel is located in the ground. In case of leakage tunnel, there is no pore water pressure on the lining when the drainage system is properly working. After long-term operation, however, the pore water pressure can be developed on the lining due to the deterioration of the drainage system. The increased pore water pressure on the lining is termed here as 'residual pore water pressure'. Residual pore water pressure can be measured by piezometer, but it is generally not allowed because of damages of drainage system. Therefore, an indirect and nondestructive method is required for evaluating the residual pore water pressure. Moreover, understanding of pore water pressure is needed during healthy operation of the lining. In this study, a new method for evaluation of pore water pressure on the lining during operation is proposed using theoretical and numerical analysis. It is shown that the method is particularly useful for stability investigation of pore water pressure on the lining during operation using theoretical analysis with normalized pore water pressure curve.

지중터널은 대부분 지하수위 하부에 위치하므로 지하수 처리문제는 터널의 장기운영에 있어 매우 중요하다. 배수형터널의 경우 수리기능이 원활하면 라이닝에 수압이 작용하지 않으나 장기 운영으로 인해 배수시스템의 열화가 진행되면서 라이닝 배면에 설계 시 고려하지 않았던 간극수압이 작용하게 되는데, 이를 잔류수압이라 한다. 잔류수압은 피에조미터로 그 측정이 가능하나 이는 라이닝 및 배수시스템을 훼손할 염려가 있어 부적합하기 때문에 라이닝을 손상시키지 않으면서 작용수압을 평가할 수 있고, 운영 중 라이닝의 건전도 평가(health monitoring) 시 수압상태의 파악이 가능한 비파피 예측기법이 요구된다. 본 논문에서는 이론적 및 수치해석적 방법을 사용하여 운영 중 터널에 작용하는 간극구압(잔류수압) 예측기법을 제시하였으며, 본 해석방법을 이용하면 비파괴 방법으로 라이닝에 작용하는 간극수압의 파악이 가능하다. 제안된 방법은 이론적 예측기법과 수치해석 결과인 정규화 간극수압 분포곡선과를 병용함으로써 터널 운영단계에서의 잔류수압에 대한 안정성 검토에 유용하게 활용될 수 있다.