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터널 상부 지반에 시공되는 건물 하중에 따른 터널 및 주변지반의 거동
차석규,이상덕 사단법인 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.4
Recently, the construction of the urban area has been rapidly increasing, and the excavation work of the ground has been frequently performed at the upper part of the existing underground structure. Especially, when the structure is constructed after the excavation of the ground, the loading and unloading process is repeated in the lower ground of the excavation so that it can affect existing underground structures. Therefore, in order to maintain the stability of the existing underground structure due to the excavation of the ground, it is necessary to accurately grasp the influence of the excavation and the structure load in the adjoining part. In this study, the effects of the ground excavation and the new structure load on the existing tunnel were investigated by large - scale experiment and numerical analysis. For this purpose, a large model tester with a size reduced to 1/5 of the actual size was constructed, and model tests and numerical analyzes were carried out to investigate the effects of the excavation of the body ground by maintaining the distance between the excavation floor and the tunnel ceiling constant, The impacts were identified. As a result of the study, it was confirmed that the deeper the excavation depth, the larger the influence on the existing tunnel. At the same distance, it was confirmed that the tunnel displacement increased with the increase of the building load, and the ground stress increased up to 2.4 times. From this result, it was confirmed that the effect of the increase of the underground stress on the existing tunnel is affected by the increase of the building load, and the influence of the underground stress is decreased from the new load width above 3.0D. 최근 도심지에서 기존터널 상부에 구조물을 신설하는 경우가 증가하고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우굴착 저면 하부 지반 내에서는 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 터널에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 터널의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악하여야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부지반 굴착 및 신설 구조물로 인한 하중이 기존터널에 미치는 영향을 대형 모형시험과 수치해석으로 통하여 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 모형시험과 수치해석을 수행하여 굴착저면과 터널천단 간의 거리를 일정하게 유지하고 지반굴착, 구조물 하중의 폭을 변화하여 그에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어져 굴착 저면과 기존터널이 가까울수록 더 큰 영향이 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격 거리에서 기존터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 증가하는 것을 확인하였고, 지중응력은 최대 2.4배까지 증가하는 것을 확인하였다. 이로부터 건물하중 폭이 증가하면 지중응력의 증가 영향으로 기존 터널에 영향을 주는 것을 확인하였고, 기존터널을 중심으로 신규하중의 재하 폭이 터널직경의 3배 이상으로 이격되면 지중응력의 영향이 감소하는 것을 확인하였다.
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기존터널 상부지반 굴착 후 구조물 설치에 따른 터널거동에 관한 실험적 연구
차석규,이상덕,Cha, Seok-Kyu,Lee, Sangduk 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.3
최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다. Recently, the construction of the urban area has been rapidly increasing, and the excavation work of the ground has been frequently performed at the upper part of the existing underground structures. Especially, when the structure is constructed after the excavation of the ground, the loading and unloading process in the ground under the excavation basement can affect the existing underground structures. Therefore, in order to maintain the stability of the existing underground structure due to the excavation of the ground, it is necessary to accurately grasp the influence of the excavation and the structure load in the adjoining part. In this study, the effect of the excavation of the ground and the new structure load on the existing tunnel was experimentally implemented and the influence of the adjacent construction on the existing tunnel was investigated. For this purpose a large testing model with 1/5 scale of the actual size was manufactured. The influence of ground excavation, width of the load due to new structure, and distance between centers of tunnel and of excavation on the existing tunnel was investigated. In this study, it was confirmed that the influence on the existing tunnel gets larger, as the excavation depth get deeper. At the same distance, it was confirmed that the tunnel displacement increased up to three times according to the increase of the building load width. That is, the load width influences the existing tunnel larger than the excavation depth. As the impact of the distance between centers of tunnel and of excavation, it was confirmed that tunnel crown displacement decreased by 48%. The result showed that a tunnel is located in the range of 1D (D: tunnel diameter) from the center of excavation, the effect of excavation is the largest.
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