A Study for the Stability Investigation of Three Parallel Tunnels Using Scaled Model Tests

In this study, scaled model tests were performed to investigate the stability of three parallel tunnels. Seven types of test models which had respectively different pillar widths, tunnel sectional shapes, support conditions and ground conditions were experimented, where crack initiating pressures and deformation behaviors around tunnels were investigated. In order to evaluate the effect of pillar widths on stability, various models were experimented. As results, the models with shallower pillar widths proved to be unstable because of lower crack initiating pressures and more tunnel convergences than the models with thicker pillar widths. In order to find the effect of tunnel sectional shape on stability, the models with arched, semi-arched and rectangular tunnels were experimented. Among them rectangular tunnel model was the most unstable, where the arched tunnel model with small radius of roof curvature was more stable than semi-arched one. The model with rockbolt showed higher crack initiating pressure and less roof lowering than the unsupported model. The deformation behaviors of tunnels in the anisotropic ground model were quite different from those in the isotropic ground model. Futhermore, the results of FLAC analysis were qualitatively coincident with the experimental results.

삼병렬 터널의 안정성 검토를 위한 모형실험 연구

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.