배수조건에 따른 쉴드터널 라이닝의 거동연구를 위한 모형실험

Abstract

대부분의 쉴드터널은 비배수조건으로 설계되지만 현장에서 터널 내부로 지하수가 유입되고 배수시설을 통하여 배출되는 배수터널처럼 작동하기 때문에 쉴드터널 설계에서 배수조건이 고려될 필요가 있다. 본 연구에서는 배수조건과 응력조건 조절을 통하여 지하수면 아래에 위치한 터널을 모사할 수 있는 실험장비를 개발하였다. 모형실험을 통하여 지중내에 작용하는 전응력 및 간극수압을 조사하였고 배수내관의 유입유량을 측정하였다. 실험결과 간극수압과 유효응력의 합으로 나타나는 전응력의 증가율이 비배수조건에서 더 크게 나타났고, 유입유량은 수압에 비례하고 재하응력에 반비례하였다. 결과적으로 쉴드터널에서 배수를 고려한다면 응력이 감소되기 때문에 보다 경제적인 설계가 가능할 것으로 예상된다. Most shield tunnels are designed based on the assumption of a undrained condition. But they are operated as drained tunnels in which underground water flows and passes through a drainage facility. Therefore, it is necessary that the drainage condition be considered in the shield tunnel design. In this research, new testing device which can simulate the underground tunnel located below ground water level, was developed. Total stress and pore water pressure were examined and an inflow water into an inner pipe was measured using the testing device. Test results showed that the total stress, which was the sum of effective stress and pore pressure, increased more in an undrained condition and an inflow water into an inner pipe was proportional to the water pressure but inversely proportional to the loading stress. Consequently, if the drainage is considered in the shield tunnel design, the more economical design can be expected because of the stress reduction of the lining.