현장타설 콘크리트 라이닝 뒤채움 그라우팅 필요성 분석을 위한 수치해석 연구 (The numerical analysis study on the necessity of backfill grouting for cast-in-place concrete lining)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국터널지하공간학회
· 수록지 정보 : 한국터널지하공간학회 논문집 / 27권 / 1호 / 23 ~ 43페이지
· 저자명 : 이홍주, 송기일, 나영균, 이택우, 이동건

초록

터널 라이닝 배면에 존재하는 공동은 터널 변상의 원인 중 하나로 거론되며, 라이닝 균열, 붕락, 터널 내공변위 증가 등의 변상을 유발할 수 있다. 국내외 라이닝 관련 설계기준 및 시방서에서도 라이닝 배면에 발생한 공동이 터널의 안정성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 보고하였다. 본 연구에서는 다양한 NATM (New Austrian Tunnelling Method) 터널 조건에서 배면 공동에 따른 터널과 라이닝의 거동을 분석하였다. 다양한 터널 조건에서 거동을 분석하기 위해 암반등급, 토피고, 지하수의 유무를 달리한 터널 모델들을 구축하였다. 이때, 지하수가 존재하는 모델은 수리-역학 연계 해석을 수행하였다. NATM 터널 시공의 일련 과정을 모델링하기 위해 1차 지보재 평형 이후 공정인 라이닝 타설과 뒤채움 그라우팅 시공까지 모델링 하였다. 라이닝 타설과 뒤채움 그라우팅 시공 이후 배면의 공동을 모델링 하였고, 뒤채움 그라우팅 시공 여부를 달리한 모델을 구축하였다. 구축한 모델에 대해 터널이 시공된 후 장기 거동을 한 것으로 가정하여 1차 지보재 열화가 발생한 시나리오, 그리고 1차 지보재 열화와 소성압이 발생한 시나리오를 설정하였다. 각 시나리오에서 뒤채움 그라우팅 여부에 따른 터널과 라이닝의 거동을 비교 분석하였다.

영어초록

Voids behind tunnel linings are often cited as a cause of deformation in tunnels, leading to lining cracks and convergence. Design standards and specifications for lining construction, both domestically and internationally, have reported that voids behind the lining negatively impact tunnel stability. This study analyzes the behavior of tunnels and linings under various NATM (New Austrian Tunnelling Method) tunnel conditions considering the influence of such voids. To examine tunnel behavior, the models were developed considering different rock mass grades, cover depths, and groundwater conditions. For models with groundwater presence, coupled hydromechanical analyses were performed. To model the sequence of NATM tunnel construction, the process from primary support stabilization through lining installation and backfill grouting was simulated. After lining installation and backfill grouting, voids behind the lining were modeled, with variations in models based on the presence or absence of backfill grouting. For the constructed models, long-term behavior was assumed post-tunnel construction, with scenarios established for failure of primary support, and for both failure of primary support and pressure generated by plastic zone development. In each scenario, the behavior of the tunnel and lining was compared and analyzed based on the presence or absence of backfill grouting.

참고자료

· 없음