Application of risk analysis and assessment considering tunnel stability and environmental effects in tunnel design

터널 안정성 및 환경성을 고려한 위험도 평가기법의 적용

Recently, because of the various factors by uncertainty of underground, the risks in tunnelling have been occurred increasingly. Therefore, it is very important to estimate and control the risks considering geotechnical conditions for tunnel stability and environmental problems by tunnel construction. In this study, the risk analysis for tunnel stability was carried out by classifying the risk factors such as ground support capacity, ground settlement, the inflow of groundwater into the tunnel and the damage by the earthquake. Also, the risk assessment for the environmental problems was performed by calculating the vibration and noise by blasting and the drawdown of the groundwater level caused by tunnel construction. Each risk factor was evaluated quantitatively based on the probabilistic and statistic technique, then it was analyzed the distribution characteristic along overall tunnel site. Finally, it was evaluated that how much each risk factor influences on the construction cost with a period for tunnel construction, so it is possible to perform reasonable tunnel design which was capable of minimizing the risks in the tunnel construction.

터널과 같은 지하구조물의 경우에는 지반의 다양한 변동성과 불확실성으로 인하여 터널 시공단계에서의 위험이 계속적으로 종가하고 있으므로, 터널 설계단계에서 터널 안정성 및 환경성에 영향을 주는 위험요소에 대한 위험도 평가 및 관리가 매우 중요하다. 본 연구에서는 터널굴착으로 인한 안정성에 대한 위험도 분석을 지반자체의 지보능력, 지반침하에 의한 인접구조물 손상, 막장내 지하수 유입량, 지진영향 등의 요소로 구분하여 평가하였다. 또한 환경성에 대한 위험도 분석을 발파로 인한 소음 진동, 운영중 열차운행으로 인한 소음 진동, 지하수위 저하로 인한 환경영향 등으로 평가하였다. 이와 같은 위험요소들에 대하여 위험도를 정량적으로 평가하고 터널 전구간에 걸친 위험도의 분포특성을 파악하였다. 또한 다양한 확률론적 기법과 통계자료를 사용하여 각각의 위험도에 대한 비용(cost)을 분석하므로서 위험도가 터널공사에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 본 위험도 평가기법을 터널설계단계에서 적용하므로서 기존의 방법을 보완할 수 있는 보다 합리적인 위험도 평가방법으로서의 유용성을 검토하였다.