Abstract
A Modern Rock TBM is a tunnel excavation method combining the conventional tunnelling method with the mechanized tunnelling method. It is a hybrid system that excavates a tunnel with TBM and supports the ground by ring beam, wire mesh, rock bolt, shotcrete, i.e., conventional tunnelling method. In the Modern Rock TBM, a ring beam is similar to a steel rib in NATM in the way that uses H-beam. But using a ring beam is more effective than a steel rib because it is installed in a closed-circle. Therefore, improving the performance of the ring beam is a key factor for achieving tunnel stability. In this respect, this study introduces a pressurized ring beam that might be functioning more effectively by confining convergence during tunnel excavation. In order to verify the effect of the pressurized ring beam, a three-dimensional numerical analysis was conducted. The numerical analysis confirms an increase in the minimum principal stress and reduction in the plastic strain that triggers excessive displacement. The analysis result also indicates a decrease in the relative displacement occurring after installing the ring beam, and expansion in spacing between the ring beams.
현대식 Rock TBM공법은 TBM에 의한 굴착과 지반 타입에 따른 능동적인 지보가 어우러진 공법으로 세그먼트를 사용하지 않고 숏크리트, 링빔, 록볼트, 와이어매쉬 등의 지보재에 의해 터널을 지보한다. 현대식 Rock TBM에서 사용되는 링빔은 H-형강을 사용하여 NATM의 강지보재와 유사하나 원형으로 완전히 폐합되어 설치됨에 따라 강지보재보다 더 효과적이다. 따라서 현대식 Rock TBM에서 링빔은 터널의 안정성 향상에 기여하는 바가 크며, 본 연구에서 소개하는 가압형 링빔(pressurized ring beam)은 그 효과를 더욱 향상 시킬 수 있다. 가압형 링빔의 효과를 검증하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였으며 그 결과 최소주응력 증가, 과대변위를 발생시키는 소성변형률의 감소, 링빔 설치 후 발생하는 변위인 상대변위감소 그리고 링빔 간격 증가 효과를 확인하였다.
