The effects of the face reinforcement at shallow tunnels in fractured rock masses

파쇄대 암반에서 얕은 심도의 터널 굴착시 막장보강효과에 관한 연구

Recently, the development of tunnel reinforcement method has been required relating to the shallow tunnelling in soft ground. In this study, the improvement method on tunnel stability is proposed by evaluating the efficiency of face reinforcement which enables to control extrusion of advance core, however, it is often neglected in urban tunnelling under the poor ground conditions. Systematic pre-confinement ahead of the face improves the tunnel stability, subsequently, displacement of the crown and surface settlement can be restrained by proper method. 3-dimensional numerical analysis including horizontal reinforcement modelling on a face is applied to estimate the behaviour of a tunnel in relation to the ground and reinforcement conditions. Consequently, extrusion at the face decreases significantly after using the horizontal reinforcement and the effect of reinforcement is much increased in case of applying the supplemental reinforcement ahead of the face together. Especially, confinement effect around the tunnel and the core is proved by means of the core reinforcement in poor ground conditions.

최근 얕은 심도를 가지는 연약한 지반에서의 터널 굴착이 요구됨에 따라 터널보강공법의 변화가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 불량한 지반을 대상으로 한 도심지 터널에서 일반적으로 무시되는 전방 코어의 변형을 제어할 수 있는 막장 수펑보강의 효율성을 평가함으로서 터널의 안정성 향상 방안을 제시하고자 한다. 즉, 막장전방의 체계적인 사전보강으로 막장자체의 안정성을 향상시키며, 부수적으로 최종 천단변위 및 지표침하와 같은 지반거동을 억제할 수 있다. 막장의 수평보강 방법을 적용한 3차원 수치해석을 이용하여 지반조건 및 보강 조건에 따른 터널 거동 변화를 산정할 수 있었다. 결과적으로, 막장 수평보강후 막장 압출변위는 크게 줄어들며, 막장전방에 대한 보강공법과 병행할 경우 그 효과가 증가되었다. 특히, 불량한 지반일 수록 막장보강에 의한 지반거동 억제효과가 크게 나타나게 된다.