A study on the engineering meanings of the critical strain concept in tunnelling

터널공학에서 한계변형률 개념의 공학적 의미에 관한 연구

This paper intends to develop an assesment technique for the rapid and quantitative evaluation of tunnel safety during tunnel excavation by using displacement measurements. Control criteria for the field measurements are provided at tunnel construction sites in Korea and other countries. However, it was known that the criteria were not clear and varied depending on the construction sites. In order to make a reasonable support for guidelines, critical strain concept is introduced in this study. And the engineering meanings of the critical strain concept are investigated precisely. In order to do this, at first, the engineering meanings of the original concept from the previous researchers was investigated theoretically for the evaluation of tunnel safely. Subsequently displacement data were obtained by using the commercial program, then the evaluation of tunnel safely was conducted with the view point of previous researches. Additionally, strains are determined from the feedback analyses program by inputting measured displacements that were obtained from the commercial program, then the evaluation of tunnel safety was discussed with the critical strain concept. Consequently it can be concluded that the evaluation of tunnel safety can be determined quantitatively and rapidly in the field by introducing the critical strain concept.

본 논문은 터널을 굴착중인 시공현장에서, 변위계측치를 이용하여 터널의 안정성을 신속하고 정량적으로 평가하기 위한 기법 개발에 관한 것이다. 국내외 터널시공현장에는 시공관리 기준치를 제시하고 있다. 그러나 이러한 관리기준치들은 그 근거가 불명확하며 시공현장마다 일관적인 기준이 설정되어 있지 않다. 본 연구에서는 시공관리기준의 합리성을 확보하기 위하여 한계변형률 개념을 새롭게 도입하였다. 그리고 한계변형률 개념에 대한 공학적 의미에 대한 상세 검토를 수행하였다. 이를 위해서 먼저, 기존 연구자들에 의해 적용된 한계변형률 개념의 터널안정성 평가방법에 대한 공학적 타당성을 이론해석적인 방법으로 검토하였다. 이어서 상용프로그램을 이용하여 터널굴착시 발생한 굴착면의 변위정보를 획득하고, 이를 기존의 평가방법과 동일한 방법으로, 한계변형률 개념에 의한 터널안정성 평가를 수행하였다. 또한, 상용프로그램에 의해 획득한 굴착면 변위를 입력치로 하여 터널주변지반의 변형률을 수치역해석 기법으로 산정한 후, 이를 이용하여 한계변형률 개념에 의한 터널안정성 평가를 추가로 수행하였다. 결과적으로 한계변형률 개념을 활용함으로써 굴착중인 터널에 대하여 터널안정성을 신속하고 정량적으로 평가하는 것이 가능한 것으로 확인되었다.