Abstract
When constructing subsea underground structures, the influence of high water and seepage pressure acting on the structures can not be neglected. Thus hydro-mechanical coupled analysis should be performed to estimate the behavior of the structures precisely In practice, relaxed rock load is generally used for the design of tunnel concrete lining. A method based on the distribution of local safety factor around a tunnel was proposed for the estimation of a height of relaxed rock mass ($H_{relaxed}$). In this study, the validation of the suggested method is investigated in the framework of hydro-mechanical coupled analyses. It was suggested that inducing inflow by pumping through a drainage well gave more reliable results than inducing inflow with shotcrete hydraulic characteristics in case of rock condition of Class III. In this study, therefore, inducing inflow by pumping through a drainage well are adopted in estimating $H_{relaxed}$ due to a tunnel excavation with the rock condition of Class I, III, and V. Also the estimated $H_{relaxed}$ results are compared with those of the existing suggested methods. As the result of this study, it is confirmed that estimating $H_{relaxed}$ based on the distribution of local safety factor around a tunnel can be effectively used even for the case of hydro-mechanical coupled analysis. It is also found that inducing inflow pumping through a drainage well gives more precise and consistent Hrelaxed of a subsea structure.
해저 지하구조물을 시공할 경우는 높은 수압 및 침투압 등의 영향이 무시될 수 없으므로 지하구조물의 정확한 거동평가를 위해서는 수리-역학적 연계해석이 수행되어야만 한다. 또한, 실무에서는 암반이완하중을 고려하여 터널의 콘크리트 라이닝을 설계하며, 이를 위해 이완하중고($H_{relaxed}$)를 터널 주변의 국부안전율 분포를 이용하여 수치해석에 의해 산정하는 방법이 제안된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 해저터널을 대상으로 수리-역학적 연계해석 시 국부안전율을 이용한 이완하중고 산정 기법의 타당성을 살펴보았다. 3 등급 암반을 대상으로 숏크리트 수리특성을 이용한 유도 배수방법과 집수정펌핑을 이용한 유도 배수 방법을 비교한 결과 집수정 펌핑을 이용한 유도 배수방법이 보다 신뢰할 수 있는 결과를 준다고 발표된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 집수정의 펌핑을 이용한 유도 배수방법을 이용하여 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 이완하중고를 산정하여 제안식들과 적용성을 비교하였다. 연구 결과 연계해석 시 해저 시설물의 이완하중고를 정확하게 산정하기 위해서는 기존에 제시된 이론식 보다는 집수정의 펌핑을 이용하여 유도 배수하는 모델링 방법이 보다 정확하고 일관성 있는 결과를 얻을 수 있었다.