Stress Release Zone Around Sub-structure Constructed by Non-open Cut Methods

For the development of areas around railway lines, subsurface construction using the non-open cut method under the railway has recently been increased. However, when a structure under a railway is constructed, the stress release of the ground is not considered an important factor in the design. In this study, laboratory tests were conducted to determine a zone of stress relaxation. Field tests using an inclinometer were performed to measure the horizontal displacement of the ground during non-open cut construction. The stress release zone and the subgrade stiffness were investigated by numerical analysis. The results of the laboratory tests indicated that the failure zone in the ground was similar to a Rankine's active earth pressure zone. The measured data from the inclinometer in the field tests showed that displacements started when a steel pipe was pushed into the ground. The results of numerical analysis show that lateral earth pressure was also close to Rankine's active earth pressure. The roadbed support stiffness of the soil around the structure decreased to 40% of the original value. The ground around the subsurface structure constructed using nonopen cut methods should be reinforced to maintain the running stability of train.

비개착공법으로 건설된 지하구조물 주변 지반 응력이완영역 규명

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.