지하수가 터널굴착에 미치는 영향에 관한 3차원 연계해석

3D coupled analysis on tunneling under groundwater

본 논문에서는 3차원 연계해석을 통해 지하수가 터널굴착에 미치는 영향을 고찰하였다. 먼저 국외사례를 토대로 높은 지하수위의 조건에서 터널시공시 발생하는 여러 가지 문제점을 짚어보았다. 아울러서 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하고 그 결과를 토대로 라이닝 작용하중 및 유발응력, 막장안정성, 지표침하 등을 고찰하였다. 해석 결과 지하수가 터널굴착에 미치는 영향은 연계해석을 통해서 만이 이해가 가능하며 전응력해석을 수행할 경우 지하수의 영향을 과소 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 본 해석에서 얻어지는 결과를 실무적 측면에서 다각도로 고찰하였다.

This paper presents the effect of groundwater on tunnel performance. Fundamental issues in tunneling under high groundwater table together with an illustrative example are discussed. The effect of groundwater on tunnel excavation was examined using a 3D stress-pore pressure coupled finite-element analysis. The results of the 3D coupled analysis were then compared with those of a total stress analysis. Examined items included earth and pore pressures around lining, and lining stresses. Also the examined include face movement and ground surface movements. The results indicated that the effect of groundwater on tunnel excavation can only be captured through a fully coupled analysis. Implementations of the findings from this study are discussed in great detail.