불연속면이 존재하는 지반에서 터널굴착에 의한 하중전이

Load-transfer mechanism in the ground with discontinuity planes during tunnel excavation

본 연구에서는 지반내에 뚜렷한 불연속면의 존재로 인한 하중의 비대칭 전이특성과 이완영역의 형상을 실내실험에 기초하여 고찰하였다. 가동판(trap-door)과 바닥판(reaction plates)을 토조바닥에 설치하고, 건조한 모래지반에 연직의 불연속면을 설치하여 불연속성 지반을 형성하였다. 다양한 토피고와 불연속면의 위치를 실험변수로 적용하였다. 연구결과, 토층비(=토피고/가동판의 폭)가 1.5 이상이 되면, 토압비(전이응력/초기지반응력)는 일정한 값에 수렴되는 것으로 나타났다. 불연속면이 터널 폭 내에 위치하면 불연속면의 영향이 상대적으로 커져서 비대칭성 하중집중이 두드러지게 나타났으며, 터널폭 외부에 존재하면 비대칭성 하중집중이 상당히 감소하는 것으로 타나났다.

In this study, the influence of the presence of discontinuity planes on the load transfer mechanism and the pattern of loosening zone was studied based on the laboratory test. The trap-door and the reaction plates are installed as the bottom plane of the model box. The vertical discontinuity plane is installed in the dry sand. Various overburden heights and locations of discontinuity planes are applied as major factors in this study. The results show that at higher overburden heights over about 1.5 times the excavation width, the ratio of the transferred stress to the insitu stress converges to a certain value even if the overburden height increases further. The results also show that the discontinuity plane gives relatively larger influence on the load transfer mechanism, that produces the unsymmetrical load concentration, when the discontinuity plane locates within the tunnel width. When the discontinuity plane locates outside the tunnel width, the unsymmetrical load concentration is reduced considerably.