A numerical comparative study on induced drainage modelling in 2D hydro-mechanical coupled analysis

이차원 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법에 따른 수치해석적 비교연구

In tunnels, safety factor concept has been suggested to estimate their stability quantitatively. It is merely limited in the framework of mechanical analysis. However safety factor concept has not been applied in hydro-mechanical coupled analyses due to their modelling complexity. Recently studies on this topic are being actively made. In this study, induced drainage modelling methods for hydro-mechanical coupled analyses are compared and analyzed to estimate safety factor of a subsea tunnel exactly. To this end, methods both controlling hydraulic characteristic of shotcrete and using a drainage well are considered. Sensitivity analysis were carried out on rock class, thickness of shotcrete, and hydraulic properties of rock mass. As the results of this study, it turned out that the induced drainage modelling using a drainage well would give more reliable results than that of controlling hydraulic characteristic of shotcrete in estimating tunnel stability in hydro-mechanical coupled analyses.

터널의 경우 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 안전율 개념이 제안된 바 있다. 이는 역학적 해석의 범주에 한정된 것으로 수리 역학적(hyro-mechanical) 연계해석의 범주에서는 해석 모델링의 복잡성으로 인해 안전율 개념이 적용된 연구는 극히 드문 실정이다. 최근 들어 수리-역학적 연계해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 해저 터널의 안전율을 정확히 산정하기 위해 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법을 비교 분석하였다. 수치해석 시 터널 내부로 유도배수하는 방법으로는 숏크리트 수리특성을 조절하는 유도배수 방법과 집수정을 이용한 유도배수 방법이 고려되었다. 두 방법의 비교를 위해 암반등급, 숏크리트 두께, 암반 수리특성에 대하여 민감도 분석을 수행하였고, 연구 결과 해저터널의 수리-역학적 연계해석 시 집수정을 이용한 유도배수 방법을 사용하는 것이 터널의 안정성을 검토하는 데에 보다 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.