Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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A Study on the Safety Assessment Technique of a Tunnel Using Critical Stain Concept

한계변형률 개념을 활용한 터널 안정성 평가에 관한 연구

  • 박시현 (한국시설안전기술공단 지하시설실) ;
  • 신용석 (한국시설안전기술공단 지하시설실)
  • Published : 2007.05.31
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Abstract

An assesment technique for the quantitative evaluation of tunnel safety during tunnel excavation was newly proposed in this study using displacement measurements. First of all, field measurement guidelines used at tunnel construction sites in Korea and other countries were investigated. It was found out that the criteria of the guidelines were not clear and varied depending on the construction sites. The practical use of field measurement data for the evaluation of tunnel safety was very limited due to uncertainties of the guidelines related to the interpretation of measured data during the excavation. Critical strain concept is introduced in this study for the assesment of tunnel safety during the tunnel excavation. Moreover, the characteristics of tunnel displacements caused by the tunnel excavation were investigated in detail in order to investigate the practical application of the critical strain concept. The total tunnel displacements can be subdivided into three parts: displacements occurring ahead of tunnel face, displacements occurring prior to measurements, and displacements occurring after the installation of instruments. The characteristic of each portion of displacements is analysed in this study. Finally, a general method on the use of the displacement measurement data for the critical strain concept was suggested in the concrete manner, considering the field measurement practice in Korea.

본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기술을 새롭게 제안하였다. 이를 위해 먼저, 현재 국내외적으로 터널 시공현장에서 활용하고 있는 계측관리지침 사례를 조사하였다. 그러나 이들 지침은 그 근거가 뚜렷하지 못하고, 터널시공현장마다 서로 달라 통일적인 관리가 이루어지지 못할 뿐만 아니라 터널 계측과 관련된 다양한 제약으로 인해 현장 실무에서 활용도와 그 중요성이 높지 않은 것을 알 수 있었다. 터널굴착에 의해 발생하는 변위에 대한 기준 설정을 위해서 본 연구에서는 한계변형률 개념을 새롭게 도입하였으며 이를 활용하여 시공 중인 터널의 안정성 평가 기법을 새롭게 제안하였다. 또한 한계변형률 개념을 터널 실무에 활용하기 위해서, 지반굴착에 의해 발생하는 변위발생 특징을 종합적으로 검토하였으며, 터널굴착에 의해 발생하는 총변위를[굴착전 변위], [계측전 변위], [계측변위]로 구분하여 이들 각각에 대한 특성을 살펴보았다. 마지막으로 시공중인 터널에 대하여 한계변형률 개념을 도입하여 현장 계측결과를 활용하는 방안에 대하여 구체적으로 언급하였으며 이를 현재 국내의 계측현황 조사를 토대로 그 활용방안에 대해 기술하였다.

Keywords

References

  1. 김호영, 박의섭 (1993), '터널 내공변위의 이론과 계측결과의 분석', 터널과 지하공간, 한국암반역학회, 제3권, pp.80-95
  2. 한국지반공학회 (1996), 지반공학시리즈 7 터널, 구미서관, 서울, pp.442
  3. 서용석, 임성빈, 박시현, 우상백, 안명운 (2006), '터널시공중 막장 선행변위 계측기법' 대한지질공학회논문집 제16권 3호, pp.307-313
  4. 송승곤, 양형식, 임성식, 정소결 (2002), '초기계측치를 이용한 경암 지반내 터널의 최종변위량 예측', 터널과 지하공간, 한국암반역학회, 제12권 2호, pp.99-106
  5. 정형식, 김성환, 이상돈, 김낙영 (1998), '통계적 방법에 의한 터널 최종변위량 예측에 관한 연구', 한국지반공학회 봄학술발표회논문집, pp.347-356
  6. 천병식, 남순성 (1996), '서울지하철 터널의 계측관리 기준치에 관한 연구' 대한토목학회논문집, 제 16권, 제 III-1호, pp.47-59
  7. 대한터널협회 (1999), 건절교통부제정 터널설계기준, pp.52-55
  8. 한국도로공사 (1995), 고속도로 터널설계 실무 자료집, 한국도로공사 설계사업소, pp.349-380
  9. 황정규 (1992), 건절기술자를 위한 지반공학의 기초이론, 구미서관, 서울, pp.411-427
  10. 櫻井春輔(1982), 'トソネル工事における變位計測結果の評価法', 土木學會論文報告集, 第 317号, pp.93-100
  11. 日本トンネル技術協會(1983),トンネル技術講演會テキス卜, pp. 63-71
  12. 清水建設株式会社(1998), 'トンネル施工マニュアル'
  13. 鈴木健之, 土門 剛, 内村 和夫, 徐景源 (2003), '地山特性曲線およぴ応力解放曲線を用いたトソネル掘削時の地山擧動豫測', ネル工學硏究會論報告集, 第 13券, pp. 129-134
  14. 高山 昭(1993), NATMの理論と実際, 日本土木工学社, pp.31
  15. Barton, N. and Lunde, J. (1974), 'Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support', Rock Mech. and Rock Eng., Vol..6, pp.183-236
  16. Bienniawski, Z. T. (1989), Engineering Rock Mass Classification, John Wiley & Sons, New York, pp.251
  17. Hanafy, E. A. and Emery J. J. (1980), 'Advancing face simulation of tunnel excavations and lining placement', 13th Canadians Rock Mechanics Symp., CIMM, Montreal, pp.119-125
  18. Hoek, E. (1998), 'Tunnel support in weak rock', Keynote address, Symposium of Sedimentary Rock Engineering, Taipei, Taiwan
  19. Hoek, E. (2001), 'Big tunnels in bad rock', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.127, No.9, pp.726-740 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2001)127:9(726)
  20. Hoek, E. and Marinos, P. (2000), 'Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses', Tunnels and Tunnelling
  21. ISRM, (1981), 'Basic geotechnical description of rock masses', Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 18, pp.85-110
  22. Kaiser, P. K. (1980), 'Effect of stress-history on the deformation behavior of underground openings', 13th Canadians Rock Mechanics Symp., CIMM, Montreal, pp.133-140
  23. Lombardi, G. (1979), 'Long-term measurements in underground opening and their interpretation with special consideration to the rheological behaviour of the rock', Field Measurements in Rock Mechanics, Zurich, Vol.2, pp.839-858
  24. Otsuka, M. and Kondoh, T. (1981), 'On the displacement forecasting methods and their application to tunnelling by NATM', Int. Symp. on Weak Rock, Tokyo, pp.945-950
  25. Panet, M. (1979), 'Time-dependent deformations in underground works', 4th Int. Congr. on Rock Mechanics, ISRM, Montreux, Vol.3, pp.279-289
  26. Panet, M. and Guenot, A. (1982), 'Analysis of convergence behind the face of a tunnel', Tunnelling 82, IMM, Brighton, pp.197-204
  27. Sakurai, S. (1997), 'Lessons Learned from Field Measurements in Tunnelling', Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 12, No.4, pp.453-460 https://doi.org/10.1016/S0886-7798(98)00004-2
  28. Sulem, J., Panet, M. and Guenot, A. (1987), 'Closure analysis in deep tunnels', Int., J. of Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol.24, No.3, pp.145-154
  29. Vassilev, V. H. and Hrisstov, T. N. (1988), 'Influence of the heading face and a two-dimensional calculation model of tunnel linings', 6th Int. Conf. on Numerical Methods in Geomech., Innsbruck, Vol.3, pp.1551-1555