Journal of the Korean GEO-environmental Society (한국지반환경공학회 논문집)

Korean Geo-Environmental Society (한국지반환경공학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Stability of Tunnel under Shallow Overburden and Poor Rock Conditions Using Numerical Simulations

수치해석적 방법을 통한 저토피 및 암질불량구간의 터널 안정성 검토

  • Kim, Jungkuk (Dept. of Civil Engineering, Kangwon National University) ;
  • Kim, Heesu (Dept. of Civil Engineering, Kangwon National University) ;
  • Ban, Hoki (Dept. of Civil Engineering, Kangwon National University) ;
  • Kim, Donggyou (Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology)
  • Received : 2021.10.15
  • Accepted : 2021.10.26
  • Published : 2021.11.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Tunneling is widely increased in rail-road construction due to the large portion of mountainous regions in Korea as well as the improving running performance of train. Tunneling under poor rock condition, shallow overburden, or existing fault zone has high risk for collapse. Therefore, this study presents the stability of tunnel under unfavorable geological conditions using finite element methods.

우리나라는 국토 전체 면적 중 70% 이상 산악지형으로 철도공사 시 주행성능 확보를 위해 터널 공사가 매년 증가하고 있다. 터널공사가 증가함에 따라 터널굴착 방법 또한 다양해지고 있다. 굴착부의 지반이 풍화암으로 구성되어있으면 다양한 터널굴착 공법이 적용될 수 있지만 굴착부가 파쇄대를 지나거나 저토피의 계곡부를 지나는 경우 터널 굴착 시 붕괴의 위험성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 지반에서의 보강공법을 제시하고자 저토피 및 암질불량구간의 굴착 중인 대표터널을 선정하였다. 수치해석은 암질불량구간일 때 강관을 미적용한 경우와 적용한 경우, 저토피 구간일 때 터널 상부에 고화토를 성토한 경우 강관보강을 적용하여 수치해석을 통해 안정성 분석을 수행하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업인 "인공지능을 활용한 대심도 지하 대공간의 스마트 복합 솔루션 개발" 과제의 지원으로 수행되었으며, 이에 깊은 감사를 드립니다.

References

  1. Baek, K., Roh, J., Kim, Y., Cho, S. and Hwang, N. (2005), Case study on the tunnel collapse at the shallow depth, Tunnel &Underground space, Vol. 15, No. 5, pp. 102~110.
  2. Chambon, P. and Corte, J. F. (1994), Shallow tunnels in cohesionless soil: stability of tunnel face, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 120, No. 7, pp. 1148~165. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1994)120:7(1148)
  3. Hoek, E. and Brown, E. T. (1980), Underground excavation in rock, London Institution of Mining and Metallurgy, London, pp. 1~527.
  4. Lee, K., Chae, Y., Lee, K. and Yoon, W. (2005), A numerical analysis study of the effect of rock mass properties and overburden on the behavior of tunnel in the low overburden, Korean society of civil engineers, Vol. 2005, No. 10, pp. 5647-5650. of the Korea society of Geothermal Energy Engineers, Vol. 6, No. 1, pp. 17~22.
  5. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2021), Yearbook of road bridge and tunnel statistics, pp. 1~67.
  6. Oh, S. (2009), The Stability Analysis of Tunnels in Shallow Reinforced Grounds, Master's thesis, Chung-Ang University, pp. 1~113.
  7. Park, Y. (2006), Collapse and reinforcement of a highway tunnel with shallow depth, Master's thesis, Korea University, pp. 1~75.