Behavior of the Ground in Obliquely Crossed area Due to Tunnel Excavation Under the Existing Tunnel

기존터널에 근접하여 경사로 교차되는 하부터널굴착에 따른 교차부지반의 거동

The behaviors of the ground in crossed zone and the existing upper tunnel in shallow cover due to the excavation of new lower tunnel crossed to that was studied. Model test was performed in the large scale test pit, the size was '$4.0m(width){\times}3.8m(height){\times}4.1m(length)$'. Test ground was constructed uniformly by sand in middle density and test with the crossed angle of $56^{\circ}$ (obliquely) were performed. The numerical analysis was performed on equal condition with model test. Results of the study by model test and numerical analysis show that earth pressure and settlement of the ground in crossed zone were redistributed due to the longitudinal arching effect by the excavation of lower tunnel. Model test shows that upper tunnel blocks stress flow due to the longitudinal arching effect by excavation of lower tunnel.

본 연구에서는 저토피 구간에서 기존터널 하부에 새로운 터널이 경사로 교차하여 신설할 때 하부 터널굴착으로 인하여 발생하는 교차부 주변지반과 상부터널의 거동을 분석하였다. 4.0m (폭), 3.8m (높이), 4.1m (길이) 크기의 콘크리트로 제작된 대형토조에서 모래를 이용하여 상대밀도기 일정한 모형지반을 3.4m높이로 조성하였고, 상하터널의 교차 각도가 $56^{\circ}$인 경우에 대하여 대형모형실험을 실시하였다. 또한, 모형실험과 동일한 조건으로 수치해석을 실시하여 실험결과와 연관하여 분석하였다. 연구결과 교차부 주변지반은 하부터널 종방향의 응력 전이로 인하여 교차 전과 교차 후에 응력과 지반변위의 차이가 발생하였다. 모형실험 결과로부터 교차 전 후의 하부터널굴착에 따른 종방향 응력전이가 상부터널에 의하여 차단됨을 알 수 있었다.