운행 중인 2-Arch 터널의 피난연결통로 신설을 위한 중앙벽체 굴착에 관한 연구

• Published in: 한국재난정보학회 논문집, 17(3) Vol. 17; no. 3; pp. 454 - 464
• Main Authors: 이종현, Lee, Jong-Hyun
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국재난정보학회 30.09.2021
• Subjects: 자연과학일반; 2-Arch
• ISSN: 1976-2208; 2671-5287

Purpose: There is a need to construct an evacuation passageway for the 2-Arch tunnel, which has been constructed and is in operation. Therefore, it aims to analyze tunnel and center wall behaviour and stability due to excavation of the center wall. Method: We describe the theoretical background of 2-Arch tunnel and evacuation passageway, and focused on analyzing the behaviour of tunnel and wall using 3-dimensional finite element analysis. Parametric analysis according to rock rating was performed with various ground conditions, and the displacement and stress of the center wall were intensively analyzed. Result: With the center wall excavation, the largest amount of settlement was shown in the center of the opening, and the stress was greatest during the first excavation. In addition, it was shown that stress concentration occurred at the top of both openings, and stability reviews considering the concept of allowable stress showed that it exceeded the allowable stress. Conclusion: Although the displacement of the tunnel has secured stability within the allowable standard, the generated stress is found to exceed the allowable standard, so it is necessary to prevent sudden stress release by applying appropriate reinforcement methods during construction. 연구목적: 기시공되어 현재 운행 중인 2-Arch 터널에 대하여 피난연결통로 신설의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 중앙벽체 굴착에 따른 터널 및 벽체 거동 분석과 안정성 분석에 목적을 두고 있다. 연구방법: 2-Arch 터널과 피난연결통로의 이론적 배경을 설명하고, 3차원의 유한요소 수치해석을 통하여 터널 및 벽체의 거동을 집중적으로 분석하였다. 다양한 지반 조건을 변수로 하여 암반 등급에 따른 매개변수 해석을 수행하였으며, 중앙벽체의 변위와 응력을 집중적으로 분석하였다. 연구결과: 중앙벽체 굴착 시 개구부 중앙에서 가장 큰 침하량을 보였으며, 응력은 첫 번째 굴착 시 가장 크게 발생하였다. 또한 개구부 양 상단에서 응력집중 현상이 발생함을 알 수 있었으며, 허용응력 개념을 고려한 안정성 검토 결과 허용응력을 초과하는 것으로 나타났다. 결론: 터널의 천단변위는 허용기준치 내로 안정성을 확보하였지만, 발생응력은 허용기준치를 초과하는 것으로 나타나 시공 시 적절한 보강공법을 적용하여 갑작스런 응력 해방에 대한 방지가 필요할 것으로 사료된다.