초록
본 연구는 NATM 터널의 천단변위, 내공변위, 숏크리트 응력, 록볼트 축력 등의 현장 계측치를 분석하고, 2D 3D 연속체 수치해석 및 2D 불연속체 불연속면 변형 해석을 실시, 그 결과를 비교 검토하여 각 구간의 시공과정에 따른 전반적인 변위와 거동의 경향성 및 수치해석적 접근의 적용성을 검토하고자 하였다. 그 결과 전단면 굴착 구간(지보패턴 P1~P3)에서 터널의 천단 및 내공변위를 예측하고자 할 시에는 2D 연속체 수치해석만으로도 가능하나, 상 하 반단면 구간(지보패턴 P4~P6)에서 터널의 천단 및 내공변위를 예측하고자 할 시에는 반드시 2D 불연속 수치해석을 수행하여야 한다. 한편, 2D 연속체 수치해석만으로도 전 구간에 대한 터널 내 숏크리트 응력 및 록볼트 축력의 예측이 가능하다. 그리고 시공 단계에 따른 거동 및 경향성을 확인하고자 할 시에는 3D 연속체 수치해석을 수행하여야 하며, 대형 대피소 등의 접속부의 경우도 반드시 3D 연속체 수치해석을 수행하여야 한다.
In order to investigate the tendency of general displacements and behaviors with respect to each construction process as well as the applicability of numerical analysis schemes, this research has focused on not only analyzing a variety of field observations made in a NATM tunnel, such as displacement of top and side, stress of shotcrete and axial strength of rock bolt, but also carrying out a series of numerical analyses. It was established from the investigation that the 2-dimensional continuum numerical analysis was the one which could more accurately predict displacement of crown and side in the area of one step excavation (patten, P1-P3), while the 2-dimensional discontinuum analysis was the most suitable scheme to study that of two step excavation (patten, P4-P6). In addition, the 2-dimensional continuum analysis enabled to appropriately predict the axial strength of rock bolt and stress of shotcrete in all the area of the tunnel. Finally, it has been possible to conclude from the study that the 3-dimensional continuum analysis should be applied to inspect the behavior and tendency with respect to each stage of the construction as well as in the case of joints, such as large turnouts where relaxation loads in both of horizontal and vertical direction are piled up.