Determination of Deformation Modulus of Rock Mass with Measured Tunnel Displacement

The major geotechnical parameters employed in tunnel design are deformation modulus, Poisson's ratio, friction angle, cohesion, etc. Among these parameters, the deformation modulus is the most significant parameter in tunnel deformation. However, determination of the modulus for rock mass by means of tests is very difficult due to factors affecting including discontinuities and sample size, etc. Thus input values used in the numerical analysis are generally determined by empirical method. A numerical analysis on tunnel was conducted with geotechnical parameters determined through the geological field mapping, laboratory tests, and evaluation of boring data, and some discrepancy between the computed result and tunnel displacements measured was found. Thus, further analyses by changing the deformation modulus of rock mass were performed to determine a relationship between the modulus and computed displacement. Data from two tunnel sites were used to verify the applicability of the proposed method and a correlative equation between deformation modulus and tunnel displacement is proposed. The deformation modulus of rock mass was around 30-40% of young's modulus of intact rock in these cases.

측정된 터널변위에 의한 암반 변형계수의 결정

터널의 설계 시 변형계수, 포아송비, 내부마찰각, 점착력 등의 지반특성치가 이용되는데, 이 중 변형계수는 터널변위에 가장 큰 영향을 준다. 그러나 암반의 변형계수는 불연속면과 시료크기 등의 영향으로 시험으로 결정하기 매우 어렵기 때문에 주로 경험적인 방법에 의존하고 있다. 본 연구에서 현장조사, 실내시험, 및 시추조사를 통해 얻은 지반특성치에 근거하여 수치해석을 실시한 결과, 계산된 변위와 현장 계측치가 일치하지 않았다. 그래서 변형계수를 변화시키면서 반복해석을 실시하여 변형계수와 터널변위의 상관성을 구하였으며, 상관관계식은 2 터널에서 얻어진 자료에 근거하여 적합성을 검증하였는데, 이 현장에서는 암반의 변형계수가 암석 탄성계수의 약 $30{\sim}40%$정도인 것으로 보인다.