Study on the Occurrence of Tunnel Damage when a Large-scale Fault Zone Exists at the Top and Bottom of a Tunnel

대규모 단층대가 터널 상하부에 존재하는 조건에서 터널 변상 사례 연구

Recently, along with the improvement of high-speed rail and road design speed, the proportion of tunnel construction work is increasing proportionally. In particular, the construction of long tunnels is rapidly increasing due to the mountainous terrain of our country. In this way, due to the trend of tunnels becoming longer, it is difficult to design and construct tunnels by avoiding fault zones. In the case of tunnel construction in mountainous areas, ground investigation is often difficult even during design due to the topographical conditions, making precise ground investigation difficult, and as a result, the upper part of the tunnel is damaged during tunnel construction. When fault zones, which are vulnerable to weathering, exist, the stability of the tunnel during excavation is directly affected by the fault zone distribution, strength characteristics, and groundwater distribution range. In particular, when a fault zone is distributed in the upper part of a tunnel, damage such as tunnel collapse and excessive displacement may occur, and in order to prevent this in advance, countermeasures must be established through analysis of similar cases. Therefore, in this study, when a large-scale fault zone exists in the upper part of a tunnel, the relationship and characteristics of damage to the tunnel structure were analyzed.

최근들어 고속철도 및 도로 설계속도 향상과 더불어 터널건설공사가 차지하는 비중이 비례하여 높아지고 있다. 특히, 우리 나라 지형특성인 산악지가 많으므로 장대터널공사가 급증하고 있다. 이와같이 터널 장대화 추세로 단층대 구간을 회피하여 터널 설계 및 시공이 어려운 것이 현실이고 산악지에 터널건설은 설계 시에도 지반조사가 지형조건상 어려운 경우가 많아서 정밀한 지반 조사가 어렵고 이로 인하여 터널시공 중에 터널 주변 지반에 풍화 취약구간인 단층대들이 존재하는 경우에는 단층대 분포와 강도특성, 지하수 분포범위에 따라 굴착 중 터널 안정성에 직접적인 영향을 주게된다. 특히 본 연구대상 터널과 같이 터널 천정부에 일정 간격 이격되어 터널 상부에 단층대가 분포하고 있어 설계 시 지반조사에서 파악이 안된 경우에는 굴착 시간이 경과 후 터널바닥부 변형이 발생하게 되어 막장면 관찰을 통해 변위 발생 여부를 분석하는데는 한계가 있다. 따라서 유사사례 분석을 통해 변형 등이 발생하였을 때 적절한 보강방안에 대한 분석이 필요하다.