Numerical Analysis of Tunnel Lining under Loosening Load

Cost effective design and construction are necessary to establish the design concept of tunnel lining. Loosening load acting on the concrete lining is compared with Terzaghi tunnel theory and numerical analysis. It is analyzed under the condition of weathered rock and soil with varying in-situ stress ratio ($K_0$). Based on the result, loosening load calculated by Tcrzaghi tunnel theory is much greater than numerical analysis results. And the load calculated in weathered soil is lager than weathered rock condition. As in-situ stress ratio increases, the stress acting on the tunnel lining decreases in Terzaghi theory rapidly, whereas there is little effect in numerical analysis.

수치해석을 통한 이완하중에 따른 터널 라이닝의 거동 분석

본 연구에서는 콘크리트 라이닝의 설계개념을 명확히 정립하여 라이닝뿐만 아니라 주지보재의 경제적인 설계 및 시공이 가능토록 하기 위하여, 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반이완하중을 Terzaghi의 이론적 방법과 수치해석 방법을 이용한 다양한 해석방법에 따라 비교하였다. 그리고 풍화토, 풍화암에서의 각지 다른 지반조건과 측압계수($K_0$) 변화에 따른 터널 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반이완하중을 비교 분석하였다. 본 연구 결과, Terzaghi의 지반이완하중은 수치해석 결과보다 다소 크게 나오는 경향이 있었고 풍화암보다 풍화토에서 다소 큰 지반이완하중이 산정되었다. 또한, 측압계수가 증가할수록 터널 라이닝에 미치는 단면력은 Terzaghi의 이론식을 사용 시 측압계수가 증가할수록 감소하는 반면 수치해석 방법을 사용 시 그 증감 영향은 미미하였다.