Earth Pressure on the Underground Box Structure

지중 박스구조물에 작용하는 토압

The mechanical behavior of the underground box culvert constructed by the open cut method depends mainly on the earth pressure acting on it. In this study, the earth pressure on the underground box culverts constructed by the open cut method during and after the construction sequence was numerically analysed by using FLAC. The results are compared with those of the Marston-Spangler's theory, silo theory, and the model tests. The results showed that the vertical earth pressure on the upper slab of the box structure was not uniform. It was as large as the overburden in the middle part of the slab but was smaller or larger than that at its end part depending on the slope of the excavation, the depth of the cover, and the width of the side refill. The horizontal earth pressure on the side wail was much smaller than the earth pressure at rest and grew nonlinearly with the depth.

지하박스구조물을 개착식으로 시공할 때에는 토공을 최소화하여 지반을 굴착하고 구조물을 설치한 후에 되메움하므로 지반굴착면과 구조물사이의 되메움 공간이 크지 않다. 따라서 구조물의 상부슬래브와 외측벽에 작용하는 토압의 크기와 분포형상은 구조물의 거동에 큰 영향을 미치며, 되메움 폭과 굴착면의 형상 및 토피두께 등에 따라 다르다. 본 연구에서는 원지반을 굴착한 후 구조물을 설치하고 잔여 굴착공간을 되메움하여 지하박스 구조물을 건설하는 시공 과정을 FLAC을 이용하여 수치해석하고 그 결과를 Marston-Spangler등의 이론과 silo 이론 및 모형실험 결과와 비교하였다. 결과적으로 상부슬래브에 작용하는 연직토압이 슬래브중앙에서는 토피하중과 같으나 구조물의 가장자리에서는 되메움 폭과 굴착면의 경사 및 토피의 두께 등에 따라 이보다 작거나 커졌고, 외측벽에 작용하는 수평토압은 정지토압보다 작았으며, 깊이에 따라 비선형적으로 증가하였다.