Behavior of Closely-Spaced Tunnel According to Separation Distance Using Scaled Model Tests

Most of roadway tunnels have been constructed in the form of parallel twin tunnel in Korea. If parallel twin tunnel does not have a sufficient separation distance between tunnels, the problem of tunnel stability can occur. Generally, it is reported that tunnels are not influenced by each other when a center distance between tunnels is two times longer than tunnel diameter under the complete elastic ground and five times under the soft ground. In this study, the scaled model tests of closely-spaced parallel twin tunnel using homogeneous material are performed and induced displacements are measured around the tunnel openings during excavation. The influence of separation distance between tunnels on the behavior of closely-spaced tunnel is investigated. The experimental results are expressed by the induced displacement vector and progress of crack during construction and at failure. The results show that based on the analysis of induced displacement at the crown during construction, the additional displacement of the preceding tunnel induced by the excavation of following tunnel decreases as the separation distance between twin tunnel increases until the center to center distance is two times of tunnel diameter. Beyond this point, however, the additional displacement has become stabilized.

축소모형실험을 통한 이격거리에 따른 근접터널의 거동

국내에서는 대부분의 도로터널이 병설터널로 건설되어 왔다. 그러나 이러한 병설터널을 건설할 때 충분한 터널 간 이격거리를 확보하지 못한다면 터널의 안정성에 문제가 될 수 있다. 근접 병설터널의 적정 이격거리에 대하여 일반적으로 지반이 완전 탄성체일 경우에는 터널 간 중심 간격이 굴착 직경(D)의 2배, 지반이 연약 지층인 경우 5배 이상으로 하면 터널 상호간에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 균일재료를 사용하여 근접 병설터널에 대한 축소 모형실험을 수행하고 굴착과정 중에 터널 주변에서 발생하는 변위를 측정하였다. 터널 간 이격거리가 근접터널의 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과는 터널 굴착과정과 파괴 단계에서 발생된 변위 벡터와 균열양상으로 표현하였다. 터널 굴착과정 중 천단부에서 발생하는 변위를 분석하여보면, 후행터널 굴착으로 추가적으로 선행터널에서 발생하는 변위는 터널 간 중심 간격이 터널직경의 두 배(2.0D)까지는 이격거리가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보인다. 그러나 중심 간격이 2.0D를 넘으면 추가변위는 발생하지 않았다.