A Study on the Prediction of Surface Settlement Applying Umbrella Arch Method to Tunnelling

Recently, Umbrella Arch Method(UAM) is commonly used in order to enhance the stability of tunnel itself and stabilize the adjacent surface structure. But quantitative estimation of reinforcement effect is needed because UAM is designed and constructed only on the basis of empirical experience. By using 3-dimensional finite element method, parametric study is performed for elastic modulus of ground and overburden, and reinforcement effect is analyzed quantitatively. From the results, surface settlement decreases about 9%∼27% in soil tunnel, about 4%∼24% in weathered rock tunnel and 4%∼17% in soft rock tunnel when applied with UAM. The prediction equation for final surface settlement is suggested through regression analysis and the equation is expressed as exponential function which has variable Smax, unknown coefficient i and k.

Umbrella arch 공법의 적용에 따른 횡방향 지표침하량 예측에 관한 연구

연약 지반에 건설되는 지하철, 철도, 도로 등의 터널은 터널자체의 안정성을 향상시키고 지표침하로 인한 인접구조물의 안정성을 확보하기 위하여 UAM(Umbrella Arch Method)이 많이 적용되고 있다. 그러나 이 공법은 현장 시공사례를 통한 경험적인 방법에 의해 설계와 시공이 이루어지고 있어 체계적인 설계.시공방법과 보강효과를 정량적으로 판단할 수 있는 방안이 요구된다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 지반의 탄성계수와 지층두께에 대한 매개변수 연구를 수행하였으며, UAM의 보강효과를 변위에 대해 정량적으로 분석하였다. 그 결과, UAM 적용시 토사지반의 터널은 9%~27%, 풍화암지반의 터널은 4%~24% 그리고 연암지반의 터널은4%~17%의 지표침하량이 감소하였다. 또한, 지반의 탄성계수와 지층두께에 대해 회귀분석을 실시하여 최대 지표침하량(S$_{max}$)과 미지계수 i, k로 표현되는 지수함수 형태의 횡방향 지표침하량 예측식을 제안하였다.