사질성 지반에서 이수식 쉴드 TBM 적용시 굴진면으로의 이수 침투특성에 대한 해석적 고찰

Abstract

본 논문은 이수식 쉴드 TBM 굴착시 굴착면 안정에 큰 영향을 미치는 굴착면의 이수 침투에 따른 이막형성여부에 대하여 해석적 고찰을 수행하였다. 이러한 해석적 접근은 이수식 쉴드 TBM의 계획 및 설계시 최적 장비 형식 선정 및 시공계획 수립에 참고가 될 수 있으나, 이제까지 이에 대한 효과적인 해석적 방법에 대하여 제안된 것이 없는 상황이다. 따라서 본 논문에서는 사질토 입자의 모델링에 효과적인 <TEX>$PFC^{2D}$</TEX>의 Fluid Coupling simulation을 이용하여 해석을 수행하였으며, 해석결과, 이수침투 특성은 굴착 대상지반의 투수성과 이수특성(비중, 점성계수등)에 따라 변화됨을 파악할 수 있었다. 본 해석적 접근방법을 통하여 이수식 쉴드 TBM의 계획 설계단계에서 대상지반 특성을 고려한 이수 점도관리 방안 수립과 함께 시공중의 초기굴진단계에서의 최적 이수점도의 재검증을 통하여 안전한 터널시공에 도움이 될 것이라 판단된다. This paper presents numerical analysis of the mud cake infiltration behaviour which is influenced tunnel face stability during excavation by slurry shield TBM. This analysis method can make useful data to select proper shield TBM type and to set up the construction plan. But effective analysis did not proposed until now. In this paper, we carried out numerical analysis using by <TEX>$PFC^{2D}$</TEX> fluid coupling simulation which is suitable for sandy soil modelling. As a analysis result, we checked that the slurry infiltration behaviour varied with soil permeability and slurry characteristic(specific weight, viscosity etc). This analysis method is helpful safety excavation through anticipating the proper slurry viscosity at the design stage and verifying the slurry quality at initial excavation stage.