Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection (한국구조물진단유지관리공학회 논문집)

Korea Institute for Structural Maintenance Inspection (한국구조물진단유지관리공학회)
권호 표지

Structural Stability Analysis Study for Existing Subway Tunnels Using a 3D Stress-Pore Pressure Coupled Finite Element Modelling of NATM Tunneling

NATM 터널굴착시 응력-간극수압 연계 3차원 유한요소모델링을 통한 기존 지하철터널의 구조적 안정성 해석연구

  • 공병승 (동서대학교 토목공학과)
  • Received : 2009.04.17
  • Accepted : 2009.08.31
  • Published : 2009.11.30
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Abstract

In the new Seoul-Busan high speed railroad construction specially in area of city center passage the roadbed establishment is recommended the staibility for the existing subway tunnel segments of Busan subway 1st and 2nd lines regarding the appearance condition, a quality condition and the durability of the objective facility, and it evaluates the numerical analysis using MIDAS/GTS which leads the stability of the objective facility and investigatesd tunnels. Fundamental issues in tunneling under high groundwater table are discussed and the effect of groundwater on tunnel excavation was examined using a 3D stress-pore pressure coupled Finite-Element Method. Based on the results the interaction mechanism between the tunnelling and groundwater is identified. In the both of 1st and 2nd Line the maximum sinkage, unequal sinkage and the lining stress from numerical analysis are within permission and the damage degree is appearing to be disregarded. But it enforces necessary Pre-grouting in order to minimize an actual tunnel face conduct and when the tunnel is excavated it is also necessary to minimize the outflow possibility.

본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상 정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 동서대학교

References

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