자궁경부편평상피암의 치료 전 SCC항원과 CYFRA 21-1의 측정치와 생존률간의 상관관계

- - - - 29 29 29 -29 --

-4.

4.

4.

4. 실험결과

실험결과

실험결과

실험결과

본 연구에서는 연직 불연속면의 위치에 따른 2-Arch 터널의 거동 특성을 규 명하기 위하여 실제 2-Arch 터널 단면 크기의 1/50 축소 모형 터널을 제작하였 고, 연직 불연속면을 설치한 사질토 지반에서 실제 시공 순서를 고려하여 모형실 험을 수행하였다. 이를 통해 얻은 결과를 다음과 같이 정리하였다. (1) 터널 굴착에 의한 하중전이 (2) 터널 굴착에 따른 지표변위 (3) 시공단계에 따른 중앙필러의 거동 (4) 라이닝의 내공변위 (5) 라이닝에 작용하는 모멘트

4.1

4.1

4.1

4.1 터널

터널

터널

터널 굴착에

굴착에

굴착에 의한

굴착에

의한

의한

의한 하중전이

하중전이

하중전이

하중전이

터널이 굴착됨에 따라 지반 손실은 불가피하며 이로 인해 터널 주변 지반이 변형된다. 이렇게 발생된 변위거동에 의하여 지반 내 전단저항이 발생되어, 움직 임이 일어나는 지반의 토압이 감소하고, 상대적으로 움직임이 작은 지반의 토압 은 증가하는 등, 지반 내 토압 변화가 나타난다. 2-Arch 터널의 경우 3개의 터널(Pilot 터널, 선행 ․ 후행 터널)이 시공단계에 따라 굴착되며, 각 시공단계마다 하중전이 현상이 발생한다. 이렇게 전이된 하중 은 다른 시공단계에도 영향을 미치게 되며 단일 터널이나 병렬터널과는 다른 하 중전이 양상을 나타낸다. 그림 4.1~4.3은 터널 주변지반의 토압변화 양상을 나 타낸 것으로 각 시공단계에 따른 토압의 변화를 도시하였다.

4.1.1 균질한 지반 내 굴착된 2-Arch 터널

균질한 지반의 경우(1DNORM) Pilot 터널 굴착 후 Pilot 터널 바닥판 토압은 감소하며 주변 지반으로 하중이 전이되어 토압이 증가하였다. 이러한 토압변화는

- - - - 30 30 30 -30 -- --1 4 -1 4-1 4 -1 4 -1 2 -1 2-1 2 -1 2 -1 0 -1 0-1 0 -1 0 -8 -8 -8 -8 -6 -6 -6 -6 -4 -4 -4 -4 -2 -2 -2 -2 0 0 0 0 2 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 중심 으 로 부 터 거리 중심 으 로 부 터 거리 중심 으 로 부 터 거리 중심 으 로 부 터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) 1DNORM 1DNORM1DNORM 1DNORM 후 행 터 널 후 행 터 널후 행 터 널

후 행 터 널PilotPilotPilotPilot선행 터 널선행 터 널선행 터 널선행 터 널 터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (a) (a) (a)

(a) Pilot Pilot Pilot Pilot 터널 터널 터널 굴착터널 굴착굴착굴착

-6 -6-6 -6 -5 -5-5 -5 -4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) 1DNORM 1DNORM1DNORM 1DNORM 후행터널 후행터널후행터널

후행터널PilotPilotPilotPilot선행터널선행터널선행터널선행터널 터널 터널터널 터널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT T UNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량(((( k P a k P a k P a k P a)))) 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM 후 행터 널 후 행터 널 후 행터 널 후 행터 널 PilotPilotPilotPilot선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널

터 널 터 널터 널 터 널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (b) (b) (b) (b) 선행터널 선행터널 선행터널 상부 선행터널 상부 상부 상부 반단면 반단면 반단면 굴착반단면 굴착굴착굴착 (c) 후행터널 (c) (c) (c) 후행터널 후행터널 후행터널 상부 상부 상부 상부 반단면 반단면 반단면 반단면 굴착굴착굴착굴착 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중심 으 로 부 터 거리 중심 으 로 부 터 거리중심 으 로 부 터 거리 중심 으 로 부 터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널PilotPilotPilotPilot 선행 터 널선행 터 널선행 터 널선행 터 널

터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGH T TUNNEL L 2 L3 L 1LEFT T UNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중 심으 로 부 터 거 리 중 심으 로 부 터 거 리중 심으 로 부 터 거 리 중 심으 로 부 터 거 리 ((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM 후행 터널 후행 터널후행 터널

후행 터널 PilotPilotPilotPilot선행터 널선행터 널선행터 널선행터 널 터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L 2 L3 L 1L EFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (d) (d) (d)

(d) 선행터널 선행터널 선행터널 하부 선행터널 하부 하부 하부 반단면 반단면 반단면 굴착반단면 굴착굴착굴착 (e) 후행터널 (e) (e) (e) 후행터널 후행터널 후행터널 하부 하부 하부 하부 반단면 반단면 반단면 반단면 굴착굴착굴착굴착 그림

그림 그림

그림 4.1 4.1 4.1 4.1 시공단계별 시공단계별 시공단계별 토압 시공단계별 토압 변화 토압 토압 변화 변화 양상변화 양상양상양상(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)

중앙필러를 기준으로 하여 좌 ․ 우 대칭으로 나타났다.

선행터널(우측터널) 상부 반단면 굴착 후, 선행터널 우측지반의 약 0.8D범위 내에서 토압이 증가하며 선행터널의 좌측으로는 Pilot 터널의 바닥판 토압이 크게 증가하며, 그 이후로는 토압 증가량이 상대적으로 작게 나타났다. 이는 터널 굴착시

- - - - 31 31 31 -31 -- -움직임이 큰 지반은 상대적으로 토압이 감소하며, -움직임이 작게 발생하는 지반은 토압이 증가하기 때문이다. 즉, 중앙필러가 지반에 비하여 강성이 매우 크기 때문 에 중앙필러의 변형이 발생하지 않으므로 인하여 중앙필러 상부지반의 변위를 억 제하였기 때문에, 중앙필러 기초지반인 Pilot 터널의 바닥판 토압이 증가한 것으로 판단된다(중앙 필러 , 모형 지반 ). 선행터널 상부 반단면 굴착 단계와 마찬가지로, 후행터널(좌측터널) 상부 반단 면 굴착 후, 좌측지반으로 약 0.8D 범위 내에서 토압 증가현상이 나타나며, Pilot 터널의 바닥판 토압을 크게 증가되었다. 또한 선행터널의 우측 지반으로 토압이 증 가하는 영역이 나타났으며, 이는 선행터널 상부 반단면 굴착시 나타난 좌측지반의 토압 증가량보다 더 크게 나타났다. 하부 반단면 굴착 후에는 Pilot 터널 바닥판 토 압 증가량이 미미하게 나타났다(그림 4.1).

4.1.2 연직 불연속면의 영향을 받는 지반 내 2-Arch 터널

지반 내 불연속면은 터널 굴착으로 인해 형성되는 아칭에 영향을 미치고 터널 과 연직 불연속면의 상대적 위치에 따라 아칭형성에 차이가 나타나는 것으로 알 려져 있다(Lee, 2002). 연직 불연속면이 존재하는 지반 내 2-Arch 터널이 굴착되는 경우 터널 굴착으로 인한 토압변화양상은 다음과 같다. (1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치 그림 4.2는 연직 불연속면이 중앙필러에 위치한 경우(JoPI) 각 시공단계별로 증가된 토압을 나타낸 것이다. 선행터널 상부 반단면 굴착 후, Pilot 터널의 바닥판 토압이 크게 증가하였며, 선행터널 우측지반의 토압이 감소하였다. 또한 후행터널이 굴착될 지반으로 토압변화가 거의 나타나지 않 았다. 연직 불연속면이 굴착되는 터널에 인접해 있는 경우 불연속면 이후로 하중전이가 발생하 지 않기 때문에 불연속면을 따라 전이하중이 집중되며 터널 반대쪽 지반으로 전이되는 하중이

- - - - 32 32 32 -32 -- -증가한다(Lee, 2002). 선행터널 상부 반단면 굴착 단계에서 Pilot 터널 바닥판의 큰 토압증가 는 불연속면으로 인하여 주변지반으로 하중이 전이되지 않고, 전이되지 않은 하중 의 상당량을 중앙필러에서 부담함으로 인해 야기된 것으로 판단된다. 후행터널 상부 반단면 굴착 후, Pilot 터널 바닥판 토압이 증가하지만 연직 불연 속면이 없는 경우(1DNORM)보다 토압증가량이 작게 나타나며, 후행터널 측벽 인 접지반에서 토압의 감소를 보였다. -1 4 -1 4-1 4 -1 4 -1 2 -1 2-1 2 -1 2 -1 0 -1 0-1 0 -1 0 -8 -8 -8 -8 -6 -6 -6 -6 -4 -4 -4 -4 -2 -2 -2 -2 0 0 0 0 2 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoPI JoPI JoPI JoPI 후 행터 널 후 행터 널후 행터 널

후 행터 널 PilotPilotPilotPilot 선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널 터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIG HT TU NNEL L 2 L 3 L 1LEFT TU NNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 ( ((aaa)))PPPiiilllooottt터터터널널널 굴굴굴착착착 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 00 0 1 11 1 2 22 2 3 33 3 4 44 4 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 ((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoPI JoPIJoPI JoPI 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널

후 행 터 널 PilotPilotPilotPilot 선 행 터널선 행 터널선 행 터널선 행 터널 터널 터널터널 터널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R 6 R7 R8 - 6 - 6 - 6 - 6 - 5 - 5 - 5 - 5 - 4 - 4 - 4 - 4 - 3 - 3 - 3 - 3 - 2 - 2 - 2 - 2 - 1 - 1 - 1 - 1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD )))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량(((( k P a k P a k P a k P a)))) JoP I JoP I JoP I JoP I 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널

후 행 터 널 PilotPilotPilotPilot 선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널 터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 ( ((bbb)))선선선행행행터터터널널널 상상상부부부 반반반단단단면면면 굴굴굴착착착 (((ccc)))후후후행행행터터터널널널 상상상부부부 반반반단단단면면면 굴굴굴착착착 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 00 0 1 11 1 2 22 2 3 33 3 4 44 4 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD )))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoP I JoP IJoP I JoP I 후 행 터 널 후 행 터 널후 행 터 널 후 행 터 널 P il otP il otP il otP il ot_{터 널} 선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널 터 널터 널 터 널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1 LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R 6 R7 R8 -6 -6-6 -6 -5 -5-5 -5 -4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD )))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) J oP I J oP I J oP I J oP I 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널 P i l o tP i l o tP i l o tP i l o t터 널터 널터 널터 널 선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TU NNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (

((ddd)))선선선행행행터터널터널널 하하하부부부 반반반단단단면면면 굴굴굴착착착 (e) (e) 후행터널 (e) (e) 후행터널 하부 후행터널 후행터널 하부 하부 하부 반단면 반단면 반단면 반단면 굴착굴착굴착굴착 그림

그림 그림

- - - - 33 33 33 -33 -- -선행터널의 하부 반단면 굴착 후 1DNORM과 달리 Pilot 터널 바닥판에 작용하 는 토압이 상대적으로 크게 증가하며, 1DNORM에서 하부 반단면 굴착시 나타난 토압 감소영역의 토압감소량이 커지며, 그 영역 또한 증가하는 것으로 나타났다. (2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치 그림 4.3은 연직 불연속면이 본선터널의 천단에 위치한 경우(JoRCR, JoLCR) 각 시공단계마다 증가한 토압 변화를 도시한 것이다. Pilot 터널 강하시 불연속면을 기준으로 Pilot 터널이 위치한 지반에서 토압변 화가 발생하며 그 반대쪽에서는 토압변화가 거의 나타나지 않았다. Pilot 터널 가 동판이 강하되면서 가동판 인접부의 토압이 증가하며, 1DNORM과 같은 대칭형 태로 생기지 않고 Pilot 터널을 기준으로 불연속면이 위치하지 않은 지반의 토압 이 보다 크게 증가하였다. 본선터널이 굴착되면서 굴착순서와 불연속면의 상대적 위치에 따라 토압변화 양상이 다르게 나타났다. 선행터널 상부 반단면 굴착 후, 불연속면이 후행터널 천 단에 위치한 경우(JoLCR), 선행터널 바닥판의 토압감소량이 선행터널의 천단에 불연속면이 위치한 경우(JoRCR)보다 크게 나타나며, 선행터널 주변지반과 Pilot 터널 바닥판에 작용하는 토압도 더 크게 증가하였다. 후행터널 상부 반단면 굴착 후에는, JoRCR의 경우 선행터널 상부 반단면 굴 착 후 생긴 JoLCR에서의 선행터널 바닥판 토압의 감소량보다 더 큰 감소를 보였 고, 주변지반과 Pilot 터널 바닥판에 작용하는 토압이 JoLCR의 경우보다 크게 증 가하였다. 이는 후행터널의 천단에 불연속면이 위치한 경우에는 선행터널 굴착시의 아칭 형성에 영향을 미치며, 선행터널의 천단에 불연속면이 위치한 경우에는 후행터널 굴착시 아칭형성에 영향을 미치는 것으로 보인다. Pilot 터널 바닥판의 토압변화 를 비교해볼 때 선행터널에 불연속면이 위치한 경우 1DNORM의 경우보다 더 큰 토압의 증가를 보였다.

- - - - 34 34 34 -34 -- --1 4 -1 4 -1 4 -1 4 -1 2 -1 2 -1 2 -1 2 -1 0 -1 0 -1 0 -1 0 -8 -8-8 -8 -6 -6-6 -6 -4 -4-4 -4 -2 -2-2 -2 0 00 0 2 22 2 4 44 4 6 66 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 ((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a)))) JoRCR JoRCR JoRCR JoRCR JoLCR JoLCR JoLCR JoLCR 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널PilotPilotPilotPilot선행터널선행터널선행터널선행터널

터널 터널 터널 터널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RI GHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5 R6 R7 R8 (a) (a) (a)

(a) Pilot Pilot Pilot Pilot 터널 터널 터널 굴착터널 굴착굴착굴착

-6 -6-6 -6 -5 -5-5 -5 -4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 (((( k P a k P a k P a k P a )))) JoRCR JoRCR JoRCR JoRCR JoLCR JoLCR JoLCR JoLCR 후행터널 후행터널후행터널

후행터널PilotPilotPilotPilot선행터널선행터널선행터널선행터널 터널 터널터널 터널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량((((k P a k P a k P a k P a)))) JoRCR JoRCR JoRCR JoRCR JoLCR JoLCR JoLCR JoLCR 후 행터 널 후 행터 널 후 행터 널 후 행터 널 PilotPilotPilotPilot선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널

터 널 터 널터 널 터 널 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (b) (b) (b) (b) 선행터널 선행터널 선행터널 상부 선행터널 상부 상부 상부 반단면 반단면 반단면 굴착반단면 굴착굴착굴착 (c) 후행터널 (c) (c) (c) 후행터널 후행터널 후행터널 상부 상부 상부 상부 반단면 반단면 반단면 반단면 굴착굴착굴착굴착 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 (((( k P a k P a k P a k P a )))) JoRCR JoRCR JoRCR JoRCR JoL CR JoL CR JoL CR JoL CR 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널 후 행 터 널P ilotP ilotP ilotP ilot 선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널

터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT T UNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 중 심으 로 부 터 거 리 중 심으 로 부 터 거 리중 심으 로 부 터 거 리 중 심으 로 부 터 거 리 ((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoRCR JoRCRJoRCR JoRCR JoLCR JoLCRJoLCR JoLCR 후 행 터 널 후 행 터 널후 행 터 널

후 행 터 널 PilotPilotPilotPilot선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널선 행 터 널 터 널 터 널 터 널 터 널 0.5D 0.5D0.5D 0.5D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D1.0D1.0D1.0D L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 (d) (d) (d)

(d) 선행터널 선행터널 선행터널 하부 선행터널 하부 하부 하부 반단면 반단면 반단면 굴착반단면 굴착굴착굴착 (e) 후행터널 (e) (e) (e) 후행터널 후행터널 후행터널 하부 하부 하부 하부 반단면 반단면 반단면 반단면 굴착굴착굴착굴착 그림

그림 그림

그림 4.3 4.3 4.3 시공단계별 4.3 시공단계별 시공단계별 토압 시공단계별 토압 변화토압 토압 변화변화(JoRCR, 변화(JoRCR, (JoRCR, JoLCR)(JoRCR, JoLCR)JoLCR)JoLCR)

(3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치 Pilot 터널 강하시 불연속면과 강하판 사이의 토압이 크게 증가하며 불연속면 이후로는 토압변화가 나타나지 않았다. 불연속면이 선행터널 측벽에 위치한 경우(JoRD0), 선행터널 상부 반단면 굴착 후 Pilot 터널 바닥판 토압이 크게 증가하며, 선행터널 좌측지반에서 1DNORM에서 나타 난 것보다 더 큰 토압 증가를 보였다. 불연속면이 후행터널 측벽에 위치한 경우

- - - - 35 35 35 -35 --

-(JoLD0)에는 Pilot 터널 바닥판 토압 증가량이 JoRD0의 경우보다 작게 나타났다. 후행터널의 상부 반단면 굴착 후 증가한 Pilot 터널 바닥판 토압은 JoRD0보다 JoLD0에서 더 크게 나타났다(부록 : 그림 A-4 참조).

(4) 연직 불연속면이 측벽에서 1/4D에 위치

선행터널 상부 반단면 굴착 후 불연속면이 선행터널 측벽에서 1/4D에 위치한 경우(JoRD25) 1DNORM보다 Pilot 터널 바닥판 토압증가량이 크게 나타나며, 나 머지 굴착단계에서는 토압증가량이 작게 나타났다. 불연속면이 후행터널 측벽에서 1/4D에 위치한 경우(JoLD25), 1DNORM의 토 압변화와 비슷한 분포를 보이고 있다(부록 : 그림 A-5 참조).

4.1.3 굴착완료 후의 토압분포

그림 4.4는 굴착완료 후 2-Arch 터널 주변지반의 원지반 토압에 대하여 변화 한 토압을 도시한 것이다. 1DNORM의 경우, 양쪽 측벽에서 약 0.1D 부근에서 최대 토압증가량이 나타 나며 그 이후로 토압증가량이 작아지고 있다. 또한, 좌측지반보다 우측지반에서 증가한 토압이 더 크게 나타났다. 불연속면이 존재하는 경우, 불연속면을 경계로 터널 측으로 토압이 증가하며, 그 반대쪽으로는 토압변화가 크게 나타나지 않았다. 토압증가가 최대인 점은 측벽 에서 0.2D부근으로 1DNORM의 경우보다 측벽에서 더 떨어진 위치에서 나타났다.

- - - - 36 36 36 -36 -- --4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM L 8 L 7 L 6 L 5L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 0 .5 D 0 .5 D 0 .5 D 0 .5 D 0 .5 D0 .5 D0 .5 D0 .5 D 1 .0 D1 .0 D1 .0 D1 .0 D 1 .0 D 1 .0 D 1 .0 D 1 .0 D -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리((((DDD))))D 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoPI JoPIJoPI JoPI L 8 L 7 L 6 L 5L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 0.5 D 0.5 D0.5 D 0.5 D 0 .5D0 .5D0 .5D0 .5D 1.0 D1.0 D1.0 D1.0 D 1.0 D 1.0 D 1.0 D 1.0 D (a) (a) (a)

(a) 1DNORM1DNORM1DNORM1DNORM (b) (b) (b) (b) JoPIJoPIJoPIJoPI

-4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리((((DDD))))D 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoRCR JoRCR JoRCR JoRCR JoLCR JoLCR JoLCR JoLCR L 8 L 7 L 6 L 5L 4 RIGHT T UNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 0.5 D 0.5 D 0.5 D 0.5 D 0.5 D0.5 D0.5 D0.5 D 1 .0D1 .0D1 .0D1 .0D 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D JoR CR JoR CR JoR CR JoR CR JoLCR JoLCR JoLCR JoLCR -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 00 0 1 11 1 2 22 2 3 33 3 4 44 4 5 55 5 6 66 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량((((k P a k P a k P a k P a)))) JoRD0 JoRD0JoRD0 JoRD0 JoLD0 JoLD0JoLD0 JoLD0 L 8 L 7 L 6 L 5L 4 RIGHT TUNNEL L2 L3 L1LEFT TU NNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 0.5 D 0.5 D 0.5 D 0.5 D 0 .5D0 .5D0 .5D0 .5D 1 .0D1 .0D1 .0D1 .0D 1.0 D 1.0 D 1.0 D 1.0 D JoR D0 JoR D0 JoR D0 JoR D0 Jo L Jo L Jo L Jo L D0D0D0D0 (c) (c) (c)

(c) JoRCR, JoRCR, JoRCR, JoRCR, JoLCRJoLCRJoLCRJoLCR (d) JoRD0, (d) (d) (d) JoRD0, JoRD0, JoLD0JoRD0, JoLD0JoLD0JoLD0

-4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 00 0 1 11 1 2 22 2 3 33 3 4 44 4 5 55 5 6 66 6 중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리중심으로 부터 거리 중심으로 부터 거리((((DDDD)))) 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 압 력 변 화 량 ((((k P a k P a k P a k P a )))) JoRD25 JoRD25 JoRD25 JoRD25 JoLD25 JoLD25 JoLD25 JoLD25 L 8 L 7 L 6 L 5L 4 RIGHT T UNNEL L2 L3 L1LEFT TUNNEL P I L O T T U N N E L R1 R2R3R4R5R6 R7 R8 0.5D 0.5D 0.5D 0.5D 0 .5 D0 .5 D0 .5 D0 .5 D 1.0D1.0D1.0D1.0D 1.0 D 1.0 D1.0 D 1.0 D JoRD25 JoRD25JoRD25 JoRD25 JoL JoLJoL JoL D25D25D25D25 (e) (e) (e)

(e) JoRD25, JoRD25, JoRD25, JoRD25, JoLD25JoLD25JoLD25JoLD25 그림

그림 그림

- - - - 37 37 37 -37 --

-4.2

4.2

4.2

4.2 터널

터널

터널

터널 굴착에

굴착에

굴착에 의한

굴착에

의한

의한

의한 지표변위

지표변위

지표변위

지표변위

4.2.1 균질한 지반 내 2-Arch 터널

본선터널의 상부 반단면 굴착 후 지표 변위가 대부분 발생하며, 하부 반단면 굴착 후 지표변위의 변화는 거의 나타나지 않았다(그림 4.5). 후행터널(좌측터널) 상부 반단면 굴착 후 발생한 변위량이 선행터널(우측터 널) 상부 반단면 굴착 후 발생한 변위량 보다 크며, 중앙필러를 기준으로 우측지 반의 지표침하보다는 좌측지반의 지표침하량이 더 크게 나타났다. 본선터널 굴착 완료 후 양쪽 측벽선을 경계로 변위형태가 차이를 보이고 있 다. 측벽선 안쪽 지표변위는 중앙필러의 우측지반에서 크게 발생하며, 바깥쪽 변 위는 중앙필러의 좌측지반에서 더 크게 발생하였다. -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD)))) P ilo t P ilo t P ilo t P ilo t 터 널 굴 착터 널 굴 착터 널 굴 착터 널 굴 착 선 행 터 널 상 부 굴 착선 행 터 널 상 부 굴 착선 행 터 널 상 부 굴 착선 행 터 널 상 부 굴 착 후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착 선 행 터 널 하 부 굴 착 선 행 터 널 하 부 굴 착선 행 터 널 하 부 굴 착 선 행 터 널 하 부 굴 착 후 행 터 널 하 부 굴 착후 행 터 널 하 부 굴 착후 행 터 널 하 부 굴 착후 행 터 널 하 부 굴 착 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 0D0D0D0D 0D0D0D0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D1.0D1.0D1.0D 1 1 1 1....9999㎜㎜㎜㎜ 그림 그림 그림

그림 4.5 4.5 4.5 지표변위4.5 지표변위지표변위지표변위(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)

4.2.2 연직 불연속면의 영향을 받는 지반 내 2-Arch 터널

(1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치

선행터널 상부 반단면 굴착 후 큰 변위 증가를 보이며 1DNORM과는 달리 하 부 반단면 굴착 후 지표 변위가 발생하고 있다. 이는 JoPI의 토압변화(그림 4.2)

- - - - 38 38 38 -38 -- -에서 본선터널의 하부 반단면 굴착 단계-에서 Pilot 터널 바닥판 토압이 증가한 원 인이라 판단된다. -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 ((((DDDD)))) P ilo t Tu n n e l P ilo t Tu n n e l P ilo t Tu n n e l

P ilo t Tu n n e l 굴 착굴 착굴 착굴 착 Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 Rig h t Tu n n e l Rig h t Tu n n e l Rig h t Tu n n e l Rig h t Tu n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 0D0D0D0D 0D0D0D0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D1.0D1.0D1.0D 1.32mm 1.32mm 1.32mm 1.32mm 그림 그림 그림

그림 4.6 4.6 4.6 4.6 지표변위지표변위지표변위(JoPI)지표변위(JoPI)(JoPI)(JoPI)

(2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치 변위가 불연속면 인접부에 집중되며 다른 실험 조건들과 비교했을 때 최종 변 위량이 가장 크게 나타났다(그림 4.7). 선행 터널 상부 반단면 굴착 후 증가한 지표 변위량은 JoLCR에서 크게 나타 나며, 후행터널 상부 반단면 굴착 후 증가한 지표 변위량은 JoRCR에서 더 크게 나타났다. 토압변화(그림 4.3)에서 나타났듯이 JoRCR의 경우 후행터널 상부 반 단면 굴착 후 발생한 변위량이 선행터널 상부 반단면 굴착 후 발생한 변위량보다 크기 때문에 후행터널 상부 반단면 굴착 단계에서 Pilot 터널 바닥판 토압이 크게 증가한 것으로 보이며, 이와 반대로 JoLCR의 경우 선행터널 상부 반단면 굴착 후 발생한 변위량이 후행터널 상부 반단면 굴착 후 발생한 변위량보다 크기 때문 에 선행터널 상부 반단면 굴착 단계에서 Pilot 터널 바닥판 토압이 크게 증가한 것 으로 판단된다.

- - - - 39 39 39 -39 -- -(3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치 JoRD0의 경우, 불연속면과 후행터널 천단사이, JoLD0의 경우, 불연속면과 중 앙필러 사이에서 균등한 크기의 변위가 나타나며, 본선터널 굴착 완료 후 증가한 지표변위는 JoRD0에서 더 크게 나타났다. JoRD0에서 선행터널 상부 반단면 굴착 단계에서 불연속면을 따라 큰 변위 증 가를 나타내며, 이는 선행터널 상부 반단면 굴착 후 Pilot 터널 바닥판 토압이 크 게 증가한 원인으로 판단된다(부록 : 그림 B-5, 그림 B-6 참조). (4) 연직 불연속면이 측벽에서 1/4D에 위치 불연속면이 선행터널 측벽에서 1/4D에 위치한 경우 선행터널 상부 반단면 굴 착 후 변위가 크게 발생하며, 중앙필러를 기준으로 우측지반에서 더 큰 변위가 발생하고 있다. 불연속면이 후행터널 측벽에서 1/4D에 위치한 경우 중앙필러를 기준으로 대칭적으로 분포하는 것으로 나타났다(부록 :그림 B-7, 그림 B-8).

- - - - 40 40 40 -40 -- --4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 ((((DDDD)))) P ilo t T u n n e l P ilo t T u n n e l P ilo t T u n n e l

P ilo t T u n n e l 굴 착굴 착굴 착굴 착 Rig h t Tu n n e l Rig h t Tu n n e l 상 반 굴 착Rig h t Tu n n e l Rig h t Tu n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l 하 반 굴 착L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 1.0D 1.0D1.0D 1.0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 0D0D0D0D 0D0D0D0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D1.0D1.0D1.0D 2 2 2 2 ....6 16 16 1 ㎜6 1㎜㎜㎜ (a) (a) (a) (a) JoRCRJoRCRJoRCRJoRCR

-4 -4-4 -4 -3 -3-3 -3 -2 -2-2 -2 -1 -1-1 -1 0 0 0 0 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 중 심 으 로 부 터 거 리 (((( DDDD)))) P ilo t T u n n e l P ilo t T u n n e l P ilo t T u n n e l

P ilo t T u n n e l 굴 착굴 착굴 착굴 착 Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l Rig h t T u n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l L e ft T u n n e l 상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착상 반 굴 착 R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l R ig h t T u n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l L e ft Tu n n e l 하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착하 반 굴 착 1.0D 1.0D 1.0D 1.0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 0D0D0D0D 0D0D0D0D 0.5D0.5D0.5D0.5D 1.0D1.0D1.0D1.0D 2 2 2 2....63636363㎜㎜㎜㎜ (b) (b) (b) (b) JoLCRJoLCRJoLCRJoLCR 그림

그림 그림

- - - - 41 41 41 -41 --

-4.3

4.3

4.3

4.3 시공단계에

시공단계에

시공단계에

시공단계에 따른

따른

따른 중앙필러의

따른

중앙필러의

중앙필러의

중앙필러의 거동

거동

거동

거동

2-Arch 터널은 이격거리의 축소가 불가피한 경우 터널의 구조적 안정성을 확 보하기 위하여 중앙부에 기둥을 설치한 형태로 2-Arch 터널의 거동을 규명하기 위해서는 Pilot 터널 굴착 후 시공되는 중앙필러의 역학적 거동특성에 대한 체계 적인 정립이 수반되어야 한다. 본 실험의 결과, 중앙 필러에 작용하는 하중은 각 시공단계에 따라 다른 하중 변화 특성을 보이며 불연속면이 존재가 이러한 하중변화에 영향을 미치고 있음이 나타났다. 그림 4.8은 초기하중 (지반조성 후 필러에 작용하는 하중)에 대한 각 시공 단계마다 증가한 하중 의 비로 무차원화(본 논문에서는 ‘작용하중비’로 정의) 하여 시공단계에 따른 중앙필러에 작용하는 하중을 도시하였다.

4.3.1 균질한 지반 내 2-Arch 터널

균질한 지반 내 굴착된 2-Arch 터널(1DNORM)의 경우, 선행터널과 후행터널 의 상부 반단면 굴착 후 큰 하중 증가를 보이며 하부 반단면 굴착 후 하중 증가폭 이 작게 나타났다(그림 4.8(a)). 따라서, 중앙필러에 작용하는 하중을 크게 증가 시키는 시공단계는 터널의 천단이 드러나는 시점 즉, 상부 반단면이 굴착되는 시 점인 것으로 판단된다.

4.3.2 연직 불연속면의 영향을 받는 지반 내 2-Arch 터널

(1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치 불연속면이 중앙필러에 위치하는 경우(JoPI), 선행터널 상부 반단면 굴착시 큰 하중변화를 보이며, 후행터널의 상부 반단면과 선행 ․ 후행터널의 하부 반단면 굴 착 후 작용하는 하중의 증가폭은 비슷한 것으로 나타났다(그림 4.8(b)). (2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치 불연속면이 선행터널의 천단에 위치한 경우(JoRCR), 선행터널의 상부 반단면

- - - - 42 42 42 -42 -- -굴착 후에 증가하는 하중보다 후행터널의 상부 반단면 -굴착 후 증가하는 하중이 더 크게 나타났다. 반면 불연속면이 후행터널의 천단에 위치한 경우(JoLCR) 선행 터널의 상부 반단면 굴착 후 증가하는 하중이 더 크게 나타났다(그림 4.8(c)). (3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치 불연속면이 선행터널 측벽에 위치한 경우(JoRD0), 선행터널의 상부 반단면 굴착 후 큰 하중증가를 보이며, 후행터널의 하부 반단면 굴착 후 하중 증가량이 매우 작게 나타났다(그림 4.8(d)). (4) 불연속면이 측벽에서 1/4D에 위치 불연속면이 선행터널 측벽에서 1/4D에 위치한 경우(JoRD25), 선행터널 상부 반단면 굴착 후 상대적으로 하중이 크게 증가하며, 불연속면이 후행터널 측벽에 서 1/4D에 위치한 경우(JoLD25), 최종 굴착 후 작용하중이 1DNORM과 비슷한 값을 나타냈다(그림 4.8(e)).

- - - - 43 43 43 -43 -- -0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 (((( PPPP nnnn /P/P/P/ P0000 )))) 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM 선행터널 선행터널선행터널 선행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 선행터널 선행터널선행터널 선행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 하부 굴착 하부 굴착하부 굴착 하부 굴착 0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 (((( PPPP nnnn /P/P/P/ P0000 )))) JoPI JoPIJoPI JoPI 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 상부 굴착 상부 굴착상부 굴착 상부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 상부 굴착 상부 굴착상부 굴착 상부 굴착 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 (a) (a) (a)

(a) 1DNORM1DNORM1DNORM1DNORM (b) (b) JoPI(b) (b) JoPIJoPIJoPI

0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 (((( PPPP nnnn /P/P/P/ P0000 )))) JoRCR JoRCRJoRCR JoRCR JoLCR JoLCRJoLCR JoLCR 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 상부 굴착 상부 굴착상부 굴착 상부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 상부 굴착 상부 굴착상부 굴착 상부 굴착 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 하부 굴착 하부 굴착하부 굴착 하부 굴착 0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 (((( PPPP nnnn /P/P/P/ P0000 )))) JoRD0 JoRD0 JoRD0 JoRD0 JoLD0 JoLD0 JoLD0 JoLD0 선행터널 선행터널선행터널 선행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 후행터널 후행터널후행터널 후행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 (c) (c) (c)

(c) JoRCR, JoRCR, JoRCR, JoLCRJoRCR, JoLCRJoLCRJoLCR (d) JoRD0, (d) (d) (d) JoRD0, JoRD0, JoRD0, JoLD0JoLD0JoLD0JoLD0

0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 작 용 하 중 비 (((( PPPP nnnn / P / P_/P/P0000 )))) JoLD25 JoLD25JoLD25 JoLD25 JoRD25 JoRD25JoRD25 JoRD25 선행터널 선행터널선행터널 선행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 상부 굴착 선행터널 선행터널 선행터널 선행터널 하부 굴착 하부 굴착하부 굴착 하부 굴착 후행터널 후행터널 후행터널 후행터널 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 하부 굴착 (e) (e) (e)

(e) JoRD25, JoRD25, JoRD25, JoRD25, JoLD25JoLD25JoLD25JoLD25 그림

그림 그림

- - - - 44 44 44 -44 --

-4.3.3 필러에 작용하는 하중 비교

(1) 시공단계에 따른 하중 분담율 본 실험결과 불연속면의 영향에 의하여 각 시공단계별로 다른 하중 증가율을 나타냈다. 본 논문에서는 본선터널 최종 굴착 후 필러에 작용하는 하중을 100% 로 하여 각 시공단계마다 필러에 작용하는 하중을 하중분담율로 나타내었고, 이 는 표 4.1과 같다. 하중분담율이 다른 단계에 비해 상대적으로 크게 나타난 시공 단계는 지표침하 증가량이 크게 나타난 시공단계와 일치하는 것으로 나타났다. 실험명 선행터널 상부 반단면 굴착 후행터널 상부반단면 굴착 선행터널 하부 반단면 굴착 후행터널 하부 반단면 굴착 1DNORM 40 48 9 3 JoPI 59 17 14 10 JoRCR 33 53 8 6 JoLCR 63 23 10 4 JoRD0 68 17 13 2 JoLD0 41 38 13 8 JoRD25 67 17 10 6 JoLD25 54 28 11 7 표 표 표 표 4.1 4.1 4.1 4.1 하중분담율하중분담율하중분담율(%)하중분담율(%)(%)(%) 0 0 0 0 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 40 40 40 40 50 50 50 50 60 60 60 60 70 70 70 70 80 80 80 80 1DNORM 1DNORM 1DNORM 1DNORM J o PIJ o PIJ o PIJ o PI Jo RCRJo RCRJo RCRJo RCR Jo L CRJo L CRJo L CRJo L CR Jo RD0Jo RD0Jo RD0Jo RD0 J o L D0J o L D0J o L D0J o L D0 J o RD25J o RD25J o RD25J o RD25 J o L D25J o L D25J o L D25J o L D25 하 중 분 담 율 하 중 분 담 율 하 중 분 담 율 하 중 분 담 율((((P n P n P n P n//// PPPP 0 00 0 Χ ΧΧ Χ 10 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0% ) % ) % ) % ) '''' 선 행 터 널 상 부 굴 착 선 행 터 널 상 부 굴 착 선 행 터 널 상 부 굴 착 선 행 터 널 상 부 굴 착 후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착후 행 터 널 상 부 굴 착 선행 터 널 하 부 굴 착선행 터 널 하 부 굴 착선행 터 널 하 부 굴 착선행 터 널 하 부 굴 착 후행 터 널 하 부 굴 착후행 터 널 하 부 굴 착후행 터 널 하 부 굴 착후행 터 널 하 부 굴 착 그림 그림 그림 그림 4.9 4.9 4.9 4.9 각 각 각 시공단계별 각 시공단계별 시공단계별 시공단계별 하중분담율하중분담율하중분담율(%)하중분담율(%)(%)(%)

- - - - 45 45 45 -45 -- -(2) 제시식과의 비교 표 4.2와 표 4.3은 각각 본선터널 굴착 후 중앙필러에 작용하는 하중에 대한 실험값과 중앙필러에 작용하는 하중 산정을 위해 제시된 식으로 구한 값을 나타 낸 것이다. Matsuda(1997)와 Lee(2004)가 제시한 식에 의해 산정된 값은 균질 한 지반의 경우 각각 약 3.4배, 약 4배정도, 불연속면을 포함한 지반에 대한 실험 값보다 각각 2.9~1.9배, 3.5~2.3배 크게 산정되었다. 실험명 실험명 실험명

실험명 1DNORM JoPI JoRCR JoLCR JoRD0 JoLD0 JoRD25 JoLD25

실험값 실험값 실험값 실험값 (N/ (N/ (N/ (N/㎝㎝㎝))))㎝ 3.98 7.08 6.33 4.6 7.16 5.67 4.82 4.11 표 표 표 표 4.2 4.2 4.2 4.2 중앙필러에 중앙필러에 중앙필러에 작용하는 중앙필러에 작용하는 작용하는 작용하는 하중하중하중((((실험값하중실험값실험값실험값)))) 환산폭(W) 하중값(N/㎝) 비 고 Matsuda (1997) 0.5D 13.5 Lee (2004) 0.6D 16.2 토피고 1D, 상대 강성도 α= 9,700 ① 토피고(H)가 터널 폭(D)보다 큰 경우    ⋅ ⋅ ② 토피고(H)가 터널 폭(D)보다 작은 경우    ⋅ ⋅ 표 표 표 표 4.3 4.3 4.3 4.3 중앙필러에 중앙필러에 중앙필러에 작용하는 중앙필러에 작용하는 작용하는 작용하는 하중하중하중((((제시식하중제시식제시식제시식))))

- - - - 46 46 46 -46 --

-4.4

4.4

4.4

4.4 라이닝의

라이닝의

라이닝의

라이닝의 내공변위

내공변위

내공변위

내공변위

상재하중 재하에 의한 라이닝의 변위 형상을 측정하기 위하여 모형터널 내부에 LVDT를 설치하여 내공변위를 측정하였다. 그림 4.11~그림 4.14은 굴착 완료 후 내공변위를 초기값으로 하여 상재하중 재하에 따른 내공변위 양상을 도시하였다. P I L O T T U N N E L

LEFT TUNNEL RIGHT TUNNEL 그림 그림 그림 그림 4.10 4.10 4.10 4.10 내공변위 내공변위 내공변위 내공변위 부호정의 부호정의 부호정의 부호정의

4.4.1 균질한 지반 내 2-Arch 터널

선행터널의 천단침하보다 후행터널의 천단침하가 더 크게 나타났다. 선행터널 의 측벽과 어깨부 변위는 증가량이 매우 작았으며 후행터널의 어깨부 변위는 재 하하중 증가에 따라 터널 외측으로 증가하였다(그림 4.11).

4.4.2 연직 불연속면의 영향을 받는 지반 내 2-Arch 터널

(1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치 선행터널의 천단침하가 후행터널의 천단침하보다 크게 발생하였다. 선행터널 의 어깨 변위가 터널 내측으로 증가하는 반면, 후행터널의 어깨변위는 터널 외측 으로 증가하였다(그림 4.12). (2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치 JoRCR의 경우, 선행터널의 천단 변위와 어깨 변위가 터널 내측으로, 측벽변위가 터널 외측으로 발생하는 반면, 후행터널의 천단변위와 어깨변위는 터널 외측으로, 측벽변위는 터널 내측으로 발생하는 등 선행터널과 정반대의 변위 형태가 나타났다(그림 4.13).

- - - - 47 47 47 -47 -- --0 .8 -0 .8-0 .8 -0 .8 -0 .6 -0 .6-0 .6 -0 .6 -0 .4 -0 .4-0 .4 -0 .4 -0 .2 -0 .2-0 .2 -0 .2 0 00 0 0 .2 0 .20 .2 0 .2 0 .4 0 .40 .4 0 .4 0 .6 0 .60 .6 0 .6 0 .8 0 .80 .8 0 .8 0 00 0 7 .7 47 .7 47 .7 47 .7 4 1 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 8 2 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 2 3 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 6 3 8 .73 8 .73 8 .73 8 .7 재 하 하 중 재 하 하 중 재 하 하 중 재 하 하 중 (((( NNNN //// ㎝㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천 단 천 단 천 단 천 단 어 깨 어 깨 어 깨 어 깨 측 벽 측 벽 측 벽 측 벽 -0 .8 -0 .8 -0 .8 -0 .8 -0 .6 -0 .6 -0 .6 -0 .6 -0 .4 -0 .4 -0 .4 -0 .4 -0 .2 -0 .2 -0 .2 -0 .2 0 0 0 0 0 .2 0 .2 0 .2 0 .2 0 .4 0 .4 0 .4 0 .4 0 .6 0 .6 0 .6 0 .6 0 .8 0 .8 0 .8 0 .8 0 0 0 0 7 .7 47 .7 47 .7 47 .7 4 1 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 8 2 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 2 3 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 6 3 8 .73 8 .73 8 .73 8 .7 재 하 하 중 재 하 하 중재 하 하 중 재 하 하 중 (((( NNN ////㎝N㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천 단 천 단 천 단 천 단 어 깨 어 깨어 깨 어 깨 측 벽 측 벽측 벽 측 벽 후행터널 후행터널후행터널

후행터널(Left (Left (Left (Left Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel) 선행터널(Right 선행터널선행터널선행터널(Right (Right Tunnel)(Right Tunnel)Tunnel)Tunnel)

그림 그림 그림

그림 4.11 4.11 4.11 내공변위4.11 내공변위내공변위내공변위(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)

-0 .8 -0 .8 -0 .8 -0 .8 -0 .6 -0 .6 -0 .6 -0 .6 -0 .4 -0 .4 -0 .4 -0 .4 -0 .2 -0 .2 -0 .2 -0 .2 0 0 0 0 0 .2 0 .20 .2 0 .2 0 .4 0 .40 .4 0 .4 0 .6 0 .60 .6 0 .6 0 .8 0 .80 .8 0 .8 0 00 0 7 .7 47 .7 47 .7 47 .7 4 1 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 8 2 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 2 3 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 6 3 8 .73 8 .73 8 .73 8 .7 재 하 하 중 재 하 하 중 재 하 하 중 재 하 하 중 (((( NNN ////㎝N㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천 단 천 단 천 단 천 단 어 깨 어 깨 어 깨 어 깨 측 벽 측 벽 측 벽 측 벽 -0 .4 -0 .4-0 .4 -0 .4 -0 .2 -0 .2-0 .2 -0 .2 0 00 0 0 .2 0 .20 .2 0 .2 0 .4 0 .40 .4 0 .4 0 .6 0 .60 .6 0 .6 0 .8 0 .80 .8 0 .8 1 11 1 1 .2 1 .21 .2 1 .2 0 0 0 0 7 .7 47 .7 47 .7 47 .7 4 1 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 81 5 .4 8 2 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 22 3 .2 2 3 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 63 0 .9 6 3 8 .73 8 .73 8 .73 8 .7 재 하 하 중 재 하 하 중재 하 하 중 재 하 하 중 (((( NNN ////㎝N㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천 단 천 단 천 단 천 단 어 깨 어 깨 어 깨 어 깨 측 벽 측 벽 측 벽 측 벽 후행터널 후행터널 후행터널

후행터널(Left (Left (Left (Left Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel) 선행터널(Right 선행터널선행터널선행터널(Right (Right (Right Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel)

그림 그림 그림

- - - - 48 48 48 -48 -- -JoLCR의 경우, 선행터널의 천단, 어깨, 측벽 변위가 전부 터널 내측으로 발생 하는 반면, 후행터널의 천단, 측벽변위는 터널 내측으로, 어깨부 변위는 터널 외측 으로 발생하였다(그림 4.14). (3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치 JoRD0의 경우, 선행터널의 천단침하가 후행터널의 천단침하보다 크게 발생하 며 선행터널의 어깨 변위는 터널 내측으로, 측벽변위는 외측으로 발생하는 반면, 후행터널의 어깨 변위는 터널 외측으로, 측벽변위는 내측으로 발생하였다(부록 : 그림 C-5 참조). JoLD0의 경우, 선행터널의 천단, 어깨 변위는 터널 내측으로 발생하며, 측벽 변위는 터널 외측으로 발생하였고, 후행터널의 천단, 측벽 변위는 터널 내측으로 발생하며, 어깨 변위는 터널 외측을 발생하였다(부록 : 그림 C-6 참조). (4) 연직 불연속면이 측벽에서 1/4D에 위치 JoRD25의 경우, 선행터널의 천단, 어깨 변위는 터널 내측으로, 측벽 변위는 터 널 외측으로 발생하였으며, 후행터널의 천단 변위는 터널 내측으로, 어깨 변위는 터널 외측으로 발생하며, 측벽변위는 나타나지 않았다(부록 : 그림 C-7 참조). JoLD25의 경우, 선행터널의 천단, 어깨, 측벽 변위 모두 터널 내측으로 발생 하였고, 후행터널의 경우 천단 변위는 터널 내측으로, 어깨 변위는 터널 외측으로 발생하였고, 측벽변위는 거의 나타나지 않았다(부록 : 그림 C-8 참조).

- - - - 49 49 49 -49 -- --0.8 -0.8 -0.8 -0.8 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 0 00 0 0.2 0.20.2 0.2 0.4 0.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 0.8 0.80.8 0.8 0 00 0 7.747.747.747.74 15.4815.4815.4815.48 23.2223.2223.2223.22 30.9630.9630.9630.96 38.738.738.738.7 재하 하중 재하 하중 재하 하중 재하 하중((((NNNN ////㎝㎝㎝ ))))㎝ 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천단 천단 천단 천단 어깨 어깨 어깨 어깨 측벽 측벽 측벽 측벽 -0.8 -0.8-0.8 -0.8 -0.6 -0.6-0.6 -0.6 -0.4 -0.4-0.4 -0.4 -0.2 -0.2-0.2 -0.2 0 0 0 0 0.2 0.20.2 0.2 0.4 0.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 0.8 0.80.8 0.8 0 0 0 0 7.747.747.747.74 15.4815.4815.4815.48 23.2223.2223.2223.22 3 0.963 0.963 0.963 0.96 38.738.738.738.7 재하 하중 재하 하중 재하 하중 재하 하중 ((((NNN////㎝N㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천단 천단 천단 천단 어깨 어깨어깨 어깨 측벽 측벽측벽 측벽 후행터널 후행터널 후행터널

후행터널(Left (Left (Left (Left Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel) 선행터널(Right 선행터널선행터널선행터널(Right (Right (Right Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel)

그림 그림 그림

그림 4.13 4.13 4.13 4.13 내공변위내공변위내공변위내공변위(JoRCR)(JoRCR)(JoRCR)(JoRCR)

-0.8 -0.8 -0.8 -0.8 -0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 0 00 0 0.2 0.20.2 0.2 0.4 0.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 0.8 0.80.8 0.8 0 0 0 0 7.747.747.747.74 15.4815.4815.4815.48 23.2223.2223.2223.22 30.9630.9630.9630.96 38.738.738.738.7 재하 하중 재하 하중 재하 하중 재하 하중 ((((NNNN ////㎝㎝㎝㎝ )))) 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천단 천단 천단 천단 어깨 어깨 어깨 어깨 측벽 측벽 측벽 측벽 -0.2 -0.2-0.2 -0.2 0 00 0 0.2 0.20.2 0.2 0.4 0.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 0.8 0.80.8 0.8 1 11 1 1.2 1.21.2 1.2 1.4 1.41.4 1.4 0 0 0 0 7.747.747.747.74 15.4815.4815.4815.48 23.2223.2223.2223.22 30.9 630.9 630.9 630.9 6 38.738.738.738.7 재하 하중 재하 하중재하 하중 재하 하중 ((((NNNN////㎝㎝㎝ ))))㎝ 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 내 공 변 위 ((((㎜㎜㎜㎜ )))) 천단 천단 천단 천단 어깨 어깨 어깨 어깨 측벽 측벽 측벽 측벽 후행터널 후행터널 후행터널

후행터널(Left (Left (Left (Left Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel) 선행터널(Right 선행터널선행터널선행터널(Right (Right (Right Tunnel)Tunnel)Tunnel)Tunnel)

그림 그림 그림

- - - - 50 50 50 -50 --

-4.5

4.5

4.5

4.5 라이닝에

라이닝에

라이닝에

라이닝에 작용하는

작용하는

작용하는 모멘트

작용하는

모멘트

모멘트

모멘트

본 실험에서는 본선터널 굴착 완료 후 상재하중에 의한 라이닝의 거동을 확인하 기 위하여 모형 라이닝 내 ․ 외부에 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 부착하여 재 하 하중 증가(각 재하단계마다 등분포 하중 7.74N/㎝, 4단계 재하)에 따른 라이닝 의 거동을 확인하였다. 변형률 측정위치와 각 위치별 명칭은 그림 4.15와 같다. 그림 4.16~4.19는 본선터널의 굴착 완료 후 계측된 변형률을 초기값으로 하였 고, 하중재하에 따라 계측된 변형률 값을 이용하여 모멘트를 나타낸 것이다. 그림 그림 그림 그림 4.15 4.15 4.15 4.15 변형률 변형률 변형률 측정위치 변형률 측정위치 및 측정위치 측정위치 및 및 위치별 및 위치별 위치별 위치별 명칭명칭명칭명칭

4.5.1 균질한 지반 내 2-Arch 터널

선행터널 라이닝의 경우, 천단부에서는 (+) 모멘트, 어깨부와 측벽부는 (-) 모 멘트가 발생하고, 후행터널 라이닝에서는 천단부 (+) 모멘트, 어깨부와 측벽부는 (-) 모멘트가 발생하며, 재하하중이 증가할수록 (+) 모멘트와 (-) 모멘트의 경계 가 되는 지점이 어깨쪽으로 이동하고 있다(그림 4.16).

4.5.2 연직 불연속면의 영향을 받는 지반 내 2-Arch 터널

(1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치 선행터널 라이닝의 경우, 1DNORM에서와 마찬가지로 천단부는 (+) 모멘트, 어 깨부와 측벽부는 (-) 모멘트가 발생하며, 최대(-)모멘트의 크기는 1DNORM에서 보다 크게 나타났다. 후행터널 라이닝의 경우, 어깨를 경계로 상부에는 (+) 모멘 트, 하부에는 (-) 모멘트가 발생하며, (-) 모멘트의 크기가 재하하중이 증가할수

- - - - 51 51 51 -51 -- -록 최대(-)모멘트값이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 양쪽 중앙필러에 근접한 어깨(-60°, 60°)의 (+) 모멘트가 1DNORM보다 작게 나타나며 재하하중 이 증가하여도 모멘트 크기가 변하지 않았다(그림 4.17). (2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치 연직 불연속면이 위치한 터널 라이닝에서 1DNROM과 달리 (+)모멘트가 작용 하는 영역이 어깨쪽으로 치우쳐 나타났으며, 그 모멘트값은 JoLCR이 JoRCR 보 다 크게 나타났다. JoRCR의 경우, 후행터널에서 (+)모멘트 작용영역이 천단부와 어깨사이에 형 성되며, 1DNORM에서 보다 확대되어 나타났다. JoLCR의 경우, 선행터널에서는 (+)모멘트 작용영역이 천단부에 작게 형성되며, 어깨부와 측벽부에 걸쳐 (-)모멘 트 작용영역이 형성되어 나타났다. 또한 라이닝에 걸쳐 작용하는 모멘트값이 상 대적으로 작게 나타났다(그림 4.18, 그림 4.19). (3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치 JoRD0의 경우, 선행터널 라이닝의 천단부에 (+)모멘트, 어깨부와 측벽부에 (-)모멘트가 작용하는 것으로 나타났으며, 이 때 작용하는 최대(+)모멘트 크기는 1DNORM의 경우보다 크게 나타나며, 측벽부에 작용하는 (-)모멘트가 측벽부에 걸쳐 균일하게 나타났다. 후행터널 라이닝에서는 천단부에 작용하던 (+)모멘트 가 재하하중이 증가하면서 그 영역이 어깨부로 확대되며, 최대(+)모멘트 값은 1DNORM의 경우보다 크게 나타났다(부록 : 그림 D-5 참조). JoLD0의 경우, 선행터널 라이닝의 모멘트 분포는 1DNORM의 경우와 비슷하 게 나타나지만, 최대(+),(-)모멘트의 크기는 더 크게 나타났다. 후행터널 라이닝 에서는 천단부에 (+)모멘트, 어깨부와 측벽부에 (-)모멘트가 작용하며, 재하하중 이 증가할수록 최대(+)모멘트 크기가 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 또한 측 벽부에 나타난 (-)모멘트가 측벽부에 걸쳐 균일하게 나타났다(부록 : 그림 D-6 참조).

- - - - 52 52 52 -52 -- -(4) 연직 불연속면이 측벽에서 1/4D에 위치 JoRD25의 경우 어깨를 경계로 상부는 (+)모멘트, 하부로는 (-)모멘트가 발생 하며 1DNORM에 비교했을 때 선행터널의 측벽부(약 150°부근)의 작용하는 (-) 모멘트의 크기가 더 크게 나타났다(부록 : 그림 D-7참조). JoLD25의 경우, 선행터널 라이닝에서는 천단부에는 (+)모멘트, 어깨부와 측벽 부에는 (-)모멘트가 작용하며, 후행터널 라이닝에서는 어깨를 경계로 상부는 (+)모 멘트, 하부로는 (-)모멘트가 작용하는 것으로 나타났다(부록 : 그림 D-8 참조). -0.6 -0.6-0.6 -0.6 -0.4 -0.4-0.4 -0.4 -0.2 -0.2-0.2 -0.2 0 00 0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 -180 -180-180 -180 -150-150-150-150 -120-120-120-120 -90-90-90-90 -60-60-60-60 -30-30-30-30 0000 30303030 60606060 90909090 120120120120 150150150150 180180180180 측 정 위 치 측 정 위 치측 정 위 치 측 정 위 치 ((((degdegdegdeg.).).).)

모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 ((((N m N m N m N m )))) 7 7 7 7....747474N74NN////㎝ N㎝ ㎝ ㎝ 재 하재 하재 하재 하 15....481515154848N48NNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재 하재 하재 하재 하 23....22232323222222NNNN////㎝ ㎝ ㎝ 재 하㎝ 재 하재 하재 하 30....963030309696N96NN////㎝ N㎝ ㎝ ㎝ 재 하재 하재 하재 하 그림 그림 그림

그림 4.16 4.16 4.16 4.16 라이닝에 라이닝에 라이닝에 작용하는 라이닝에 작용하는 작용하는 작용하는 모멘트모멘트모멘트(1DNORM)모멘트(1DNORM)(1DNORM)(1DNORM)

-0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 0 0 0 0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 -180 -180 -180 -180 -150-150-150-150 -120-120-120-120 -90-90-90-90 -60-60-60-60 -30-30-30-30 0000 30303030 60606060 90909090 120120120120 150150150150 180180180180 측정위치 측정위치측정위치 측정위치 ((((degdegdegdeg.).).).)

모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 ((((N m N m N m N m )))) 7 7 7 7....74747474NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 15....48151515484848NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 23....222323232222N22NNN////㎝ ㎝ ㎝ 재하㎝ 재하재하재하 30....96303030969696NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 그림 그림 그림

- - - - 53 53 53 -53 -- --0.6 -0.6 -0.6 -0.6 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 0 00 0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 -180 -180 -180 -180 -150-150-150-150 -120-120-120-120 -90-90-90-90 -60-60-60-60 -30-30-30-30 0000 30303030 60606060 90909090 120120120120 150150150150 180180180180 측정위치 측정위치 측정위치

측정위치 ((((degdegdeg.)deg.).).)

모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 ((((N m N m N m N m )))) 7 7 7 7....747474N74NNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재 하재 하재 하재 하 15....48151515484848NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 23....22232323222222NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 30....96303030969696NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 ```` 그림 그림 그림

그림 4.18 4.18 4.18 4.18 라이닝에 라이닝에 라이닝에 작용하는 라이닝에 작용하는 작용하는 작용하는 모멘트모멘트모멘트(JoRCR)모멘트(JoRCR)(JoRCR)(JoRCR)

-0.6 -0.6-0.6 -0.6 -0.4 -0.4-0.4 -0.4 -0.2 -0.2-0.2 -0.2 0 0 0 0 0.2 0.20.2 0.2 0.4 0.40.4 0.4 0.6 0.60.6 0.6 -180 -180-180 -180 -150-150-150-150 -120-120-120-120 -90-90-90-90 -60-60-60-60 -30-30-30-30 0000 30303030 60606060 90909090 120120120120 150150150150 180180180180 측정위치 측정위치측정위치 측정위치((((degdegdegdeg.).).).)

모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 모 멘 트 ((((N m N m N m N m )))) 7 7 7 7....747474N74NN////㎝ N㎝ ㎝ 재하㎝ 재하재하재하 15....48151515484848NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 23....22232323222222NNNN////㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 재하재하재하재하 30....96303030969696NNNN////㎝ ㎝ ㎝ 재하㎝ 재하재하재하 그림 그림 그림

- - - - 54 54 54 -54 --

-5.

5.

5.

5. 결론

결론

결론

결론

본 연구에서는 연직 불연속면의 영향을 받는 사질토 지반 내 굴착된 2-Arch 터널의 거동을 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 시공순서를 일정하게 유지하고 이에 대한 연직 불연속면의 위치를 변화시켜 모형실험을 수행하였으며, 연구 결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치한 경우, 본선 터널 굴착 중에 발생하는 지표침하는 대부분 선행터널 상부 반단면 굴착 단계에서 발생하였다. 이 때 후행터널 굴착이 이루어질 지반으로 하중전이가 일어나지 않으며, 시공단계 중에서 중앙필러에 작용하는 하중의 가장 큰 증가를 나타냈다. 균질한 지반 에서의 실험결과와 비교했을 때, 중앙필러에 작용하는 하중과 중앙필러 기 초부에 작용하는 토압이 더 크게 나타나는 반면, 선행터널 주변지반으로 전 이된 하중은 더 작게 나타났다. (2) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치한 경우, 불연속면이 위치한 구간을 선행 굴착하면 후행터널 상부 반단면 굴착단계에서 본선터널 굴착 중 발생 하는 지표침하와 중앙필러에 작용하는 하중의 가장 큰 증가를 보였다. 불연 속면이 위치한 구간을 후행 굴착할 때에는 선행터널 상부 반단면 굴착단계 에서 필러하중과 지표 침하의 가장 큰 증가가 확인되었다. 또한 이러한 지 표침하와 필러하중은 불연속면이 위치한 구간을 후행 굴착했을 때보다 불 연속면이 위치한 구간을 선행 굴착했을 때 더 크게 나타났다. 따라서 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치한 경우, 불연속면이 없는 구간을 선행 굴 착함으로써 터널 굴착으로 인해 야기되는 중앙필러에 작용하는 하중과 그로 인해 발생하는 지표침하를 줄일 수 있는 것으로 나타났다. (3) 연직 불연속면이 본선터널 측벽에 위치한 경우, 불연속면이 인접한 터널을

- - - - 55 55 55 -55 -- -선행 굴착했을 때의 중앙필러에 작용하는 하중과 지표침하 증가량이 후행 굴 착했을 경우 보다 더 크게 나타났다. 이로부터 본선터널 굴착시 불연속면에 인 접한 터널을 후행 굴착하는 것이 중앙필러에 작용하는 하중 및 굴착에 따른 지표 침하에 대해서 더 안전 측인 것으로 판단된다. 또한 터널 굴착 완료 후 최종 지표침하량은 불연속면에 인접한 지반을 선행 굴착한 경우 불연속면 과 후행터널 천단사이의 침하량이 균일하게 나타난 반면, 불연속면에 인접 한 지반을 후행 굴착한 경우 불연속면과 중앙필러사이의 침하량이 거의 균일하게 나타났다. (4) 연직 불연속면이 본선터널에서 0.25D 이격해 있는 경우, 불연속면에 근 접한 터널을 선행 굴착했을 경우의 중앙필러에 작용하는 하중이 균질한 지반에서의 실험결과보다 크게 나타나며, 불연속면에 근접한 터널을 후행 굴착했을 경우에는 그 하중이 균질한 지반에서의 중앙 필러 작용하중과 거의 동일하게 나타났다. 이로부터 불연속면에 근접한 터널을 후행 굴착할 경우, 중앙필러의 거동에 미치는 불연속면의 영향이 거의 나타나지 않는 것으로 확인되었다. (5) 연직 불연속면이 없는 균질한 지반의 경우, 상부 반단면 굴착시 중앙필러 에 작용하는 하중이 하부 반단면을 굴착할 때의 작용하중보다 크게 증가 하였다. 또한, 지반 내에 불연속면이 존재하는 경우, 균질한 지반의 경우와 마찬가지로 상부 반단면 굴착시에 하부반단면 굴착시보다 중앙필러에 작 용하는 하중이 크게 증가하며, 불연속면의 영향 또한 상부 반단면 굴착시 에 더 크게 나타났다. (6) 2-Arch 터널의 좌․우 0.25D 범위 내에 불연속면이 존재하는 경우 중앙필 러에 작용하는 하중은 균질한 지반의 경우보다 대체로 크게 나타났다(불 연속면이 2-Arch 터널의 0.25에 위치할 때, 불연속면에 근접한 지반을 후

- - - - 56 56 56 -56 -- -행 굴착한 경우 제외). 특히 불연속면이 각각 선-행터널의 측벽에 위치한 경우 및 중앙필러에 위치한 경우 가장 큰 작용하중의 증가를 보였다. (7) 연직 불연속면의 영향은 불연속면의 위치와 굴착 순서에 따라 2-Arch 터널 에 미치는 영향이 다르게 나타났으며, 실험 결과, 굴착 순서의 변경을 통해 연직 불연속면의 영향을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. (8) 연직 불연속면이 중앙필러에 위치한 경우, 하중 재하시 선행터널의 천단 침하가 균질한 지반의 경우보다 더 크게 나타났으며, 후행터널에서 (+)모 멘트가 작용하는 구간이 균질한 지반의 경우(천단 0° : 약 -20°~30°)보다 확대되어(약 -30°~45°) 나타났다. (9) 연직 불연속면이 본선터널 천단에 위치한 경우, 굴착순서에 관계없이 불 연속면이 위치한 터널 라이닝에서 (+)모멘트가 작용하는 구간이 어깨쪽으 로 치우쳐 나타났다. 또한 불연속면이 위치하지 않은 터널 라이닝의 경우, 불연속면이 위치한 구간을 선행 굴착했을 때 균질한 지반의 경우보다 터 널 라이닝의 (+)모멘트가 작용하는 구간이 확대되어 나타나는 반면, 최대 (+)모멘트의 크기는 작게 나타났다. 그러나 불연속면이 위치한 구간을 후 행 굴착한 경우, (+)모멘트가 작용하는 구간이 매우 좁게 형성되며, 작용 하는 모멘트의 크기가 대체로 작게 나타났다.

- - - - 57 57 57 -57 --

-참

참

참

참 고

고

고

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