Abstract
A three-dimensional finite element analysis was performed to predict the location of a fault zone ahead of a tunnel face based on convergence displacement. Geometrical models for the numerical analysis were developed based on the possible geometric intersection between the fault zone and the tunnel. Fifteen fault models were generated from combinations of faults with five different strikes (at $15^{\circ}$ intervals) and three dips (vertical, $45^{\circ}$ and $-45^{\circ}$) relative to the tunnel route. The displacements on the crown and side walls were calculated and analyzed using a vector orientation approach. As a result, nine representative prediction charts were developed, showing location and orientation of the fault zone based on convergence displacement.
본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 통해 터널 굴착 전방에 위치한 단층대를 내공변위 계측결과를 이용하여 예측하기 위한 방안을 고찰하였다. 이를 위하여 터널과 단층대의 기하학적 위치변화에 따른 수치해석 모델을 구성하였다. 단층대의 경사는 각각 $90^{\circ}$, 터널 진행 반대방향 $45^{\circ}$, 터널 진행방향 $45^{\circ}$의 3가지로 구분하였으며, 각 경사별로 주향을 $15^{\circ}$ 간격으로 변화시켜 총 15개의 해석 모델에 대하여 분석하였다. 각 모델별 내공변위의 변화양상은 천단부와 측벽부에서의 벡터 방향성을 이용하여 분석하였다. 최종적으로, 총 9가지 조건의 단층대 분포 특성에 해당하는 굴착면 전방 예측 경향선을 도시화 하였으며, 이를 기반으로 일상 계측 데이터 분석을 통한 전방 단층대 출현 및 배향의 예측 방안을 제시하였다.
