DOI QR코드

DOI QR Code

Hydraulic and structural interaction of a double-lined tunnel lining due to drainhole blockings

이중구조 라이닝의 배수공 막힘에 따른 수리-역학적 상호작용

  • 신종호 (건국대학교 토목공학과) ;
  • 남택수 (포스코건설, 토목환경사업본부) ;
  • 채성은 (건국대학교 토목공학과) ;
  • 윤재웅 (건국대학교 토목공학과)
  • Published : 2009.09.30

Abstract

Tunnel problems relate to pore water pressure generally occur due to the restriction of groundwater flow into the tunnel which is generally caused by the deterioration of drainage systems. Previous studies have identified the problem as combined mechanical and hydraulic interaction occasions. In this study, detrimental effects of pore water pressure on the lining were investigated using the finite element method considering deterioration of the drainage system. Particularly, double-lined linings with drain-holes are considered. Deterioration of drainage system is represented as blockages of drain-holes. It is identified that the secondary lining ran be influenced by the deterioration of drainage system. It is shown that a tunnel with all drain-holes blocked moved upward, and unbalanced drain-hole blocking may result in torsional behavior of the tunnel which causes significant damages to the secondary linings.

지하수 작용과 관련하여 현장에서 발생하는 문제는 1차 라이닝의 투수계수의 저하에 따른 영향뿐만 아니라 배수재의 투수성능에 따른 복합적인 요인의 상호 작용의 결과로 볼 수 있다. 본 연구에서는 이중구조라이닝 연계 FEM 해석을 통해 지반-라이닝-배수재의 투수영향에 중점을 두고 배수시스템의 성능저하에 따른 터널구조물에 미치는 영향을 조사하였다. 해석 결과 배수장애가 발생할 경우의 수압증가는 2차라이닝에 심각한 구조적 부담을 줄 수 일음이 확인되었다. 배수공이 모두 폐색되는 경우 비배수 터널이 되어 수직으로 뜨는 형태의 거동을 보였다. 그리고 배수공의 폐색이 비대칭적으로 발생하는 경우 터널 축방향 비틂 거동을 야기하여 2차라이닝 구조에 심각한 영향을 미칠 수 있음이 확인되었다.

Keywords

References

  1. 신용석 (2006), "잔류수압을 받는 배수터널 안전성평가" 한국시설안전기술공단 기술개발성과발표회 논문집, pp. 73-103.
  2. 신종호, 박동인, 주은정 (2008a), "라이닝-지반 수리상호작용이 해저터널에 미치는 영향", 터널기술, 한국터널공학회 논문집, 제10 권, 제1 호, pp. 49-57
  3. 신종호, 신용석, 안상로, 박동인 (2006), "지하수-터널수리 상호작용에 따른 터널의 장기 거동 연구", 한국지반공학회 정기학술대회 논문집, pp. 239-248
  4. 신종호, 신용석, 윤종열, 김호종 (2008b), "전기비저항탐사를 이용한 터널라이닝 누수조사 연구", 터널기술, 한국터널공학회 논문집, 제10 권, 제3 호, pp. 257-267
  5. 신종호, 신용석, 남택수, 채성은 (2009), "이중구조라이닝 폐색에 따른 영향도 평가", 한국터널공학회 학술논문집, pp. 277-281.
  6. 신종호, 신용석, 최규철 (2008c), "운영 중 터널에 작용하는 간극수압 평가기법", 터널기술, 한국터널공학회 논문집, 제10 권, 제4호, pp. 361-369
  7. 신종호, 안상로, 신용석 (2005), "배수형터널의 수압작용메카니즘과 지속가능한터널설계", 대한토목학회 논문집/전문학회 세션, pp. 2943-2950
  8. 신종호, 최민구, 강소라, 남택수 (2008d), "천층터널 주변의 흐름거동 및 수치 해석적 모델링 기법 연구", 터널기술, 한국터널공학회논문집, 제10 권, 제1호, pp.37-47.
  9. Biot (1941), "General theory of three-dimensional consolidation", J.appl.Physics, Vol. 12, pp. 155-169. https://doi.org/10.1063/1.1712886
  10. Day, R.A. and Potts, D.M. (1990), Curved Mindlin beam and axisymmetric shell elements a new approach, Int. J. Numerical Methods in Engineering, Vol. 30, pp. 1263-1274. https://doi.org/10.1002/nme.1620300704
  11. Potts, D.M. and Zdravkovic (1999), "Finite element analysis in geotechnical engineering: Theory", Thomas Telford, London
  12. Reddi, L.N. Ming, X. Hajra, M.G. and Lee, I.M. (2000), Permeability reduction of soil filters due to physical clogging. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 126(3), pp. 236-246. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:3(236)
  13. Shin, J.H. Addenbrooke, T.I. and Potts, D.M. (2002), "A numerical study of the effect of groundwater movement on long-term tunnel behaviour", Geotechnique, Vol. 52, No. 6, pp. 391-403 https://doi.org/10.1680/geot.2002.52.6.391
  14. Shin, J.H., Shin, Y.S., Kim, S.H. and Shin, H.S. (2007), "Evaluation of residual pore water pressures on linings for under sea tunnels", Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, Vol. 26, Supp. 2.
  15. Vaughan, P.R. (1989), "Non-linearity in seepage problems-Theory and field observation", De Mello Volume, Sao Paulo, pp. 501-516