Behavior of tunnel under the influence of pre-loading on braced wall during the adjacent ground excavation

근접굴착 시 벽체에 선행하중 재하에 따른 터널의 거동

  • 김일 (아주대학교 대학원 건설교통공학과) ;
  • 이상덕 (아주대학교 공과대학 환경건설교통공학부)
  • Published : 2007.12.28

Abstract

Pre-loads could be imposed on the braced wall to prevent the horizontal displacements during the ground excavation adjacent to the existing tunnel. For this purpose, new pre-loading system through which large pre-loads could be applied to the braced wall was used in the model tests. Large scale model tests were performed in the real scale test pit which was 2.0 m in width and 6.0 m in hight and 4.0 m in length. Test ground was constructed by sand. Model tunnel in 1.2 m diameter was constructed before test ground excavation. Test ground was excavated adjacent to existing tunnel and was braced. To investigate the effect of pre-loading, tests without pre-load were also performed. During the ground excavation were the behavior of braced wall, test tunnel, and ground measured. Model tests were also numerically analysed and their results were compared to that of the real scale tests. As a result, it was found that the stability of the existing tunnel was greatly enhanced when the horizontal displacements of braced wall was reduced by applying pre-load larger than the design load.

기존터널에 근접 굴착 할 때 발생하는 흙막이벽체의 수평변위를 억제시키기 위해 버팀대에 선행하중을 가했다. 이러한 목적으로 흙막이벽체에 큰 선행하중을 가할 수 있는 새로운 선행하중 시스템을 모형시험에 적용하였다. 대형 시험은 폭 2.0m, 높이 6.0m, 길이 4.0m인 모형 토조에서 수행하였고 시험지반은 모래로 조성하였다. 직경 1.2m인 모형 터널은 시험지반 굴착 전에 설치하고 지반을 조성한 후에 모형터널에 근접해서 흙막이벽체를 설치하고 시험지반을 굴착하면서 모형 터널과 흙막이벽체 및 지반의 거동을 측정하였다. 이때에 선행하중 재하효과를 확인하기 위하여 선행하중을 가하지 않는 시험은 물론 선행하중을 가하여 흙막이벽체의 수평변위를 억제하는 시험을 실시하였고 수치해석을 실시하여 대형 시험결과와 비교하였다. 그 결과 선행하중을 설계축력 이상으로 적용시켜 흙막이벽체의 수평변위를 감소시켰을 때 벽체 배면에 있는 기존 터널의 안정성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords