실내실험 및 수치해석을 이용한 막장볼트의 최적 타설 개수에 관한 연구

A Study of the Optimum Installation Number of Face Bolts Using Laboratory Tests and Numerical Analysis

  • 발행 : 2006.12.31

초록

최근 국외에서는 터널막장의 안정을 위해 막장볼트의 시공실적이 급증하고 있고 관련된 많은 실험, 계측 등의 자료가 발표되고 있지만 현장마다 지반조건, 볼트 종류가 틀리기 때문에 설계 단계에서 최적의 타설개수를 결정하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 우선 현장조사를 통하여 사용되는 막장볼트의 종류, 개수 등을 분석하였다. 이결과 막장볼트는 다른 공법과 병용하여 사용되는 경우가 많기 때문에 지반조건과의 상관관계는 보이지 않았다. 또한 현장조사를 바탕으로 한 실내시험 및 수치해석을 통해 터널 막장이 볼트로 보강되었을 경우 지반 및 볼트의 거동을 분석하였으며 특히 타설개수에 초점을 맞추었다. 실험결과 막장볼트의 개수가 증가할수록 지표면 침하 및 막장수평변위는 지수함수 형태의 변위감소 분포를 보이고 있는 것으로 나타났다.

The use of face bolt method has been increasing abroad recently. Hence, many tests and measurements are being conducted and reported. Also, it is well hewn that determination of the installation number of foe bolts in the design stage is very difficult due to difference of the ground condition and the type of a bolt to be used. First of all, the type, the number, etc. of bolts used in various tunnel construction sites, investigated, are analyzed. The relationship between bolt and ground condition could not be found because bolts have been used with the other support methods in many cases. In the laboratory test and numerical analysis based on the site investigation, the behavior of ground and pipes installed on the tunnel face to support has been examined. Especially, the installed number is focused on. According to the result of tests, the surface settlement and the axial displacement of the face decrease exponentially as the number of installed bolts increases.

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참고문헌

  1. 남기천, 허영, 유광호, 2001, 파쇄대 암반에서 얕은 심도의 터널 굴착시 막장보강 효과에 관한 연구, 터널기술, Vol.5, No.4, 323-335
  2. 유충식, 신형강, 2000, 모형실험에 의한 수평보강재로 보강된 터널 막장의 거동 분석, 터널기술, Vol.3., No.2, 32-40
  3. C.S.Yoo, K.H.Yang, 2001. Laboratory investigation of behaviour of tunnel face reinforced with longitudinal pipes, AITES-ITA 2001 World Tunnel Congress, Milano, Vol III. 757-764
  4. D.Peila, P.P.Oreste & S.Pelizza, 1996, Study of the influence of sub-horizontal fiber glass pipes on the stability of a tunnel, North American Tunnelling96, 425-432
  5. Geofronte 연구회, 2000, 장척 막장볼트의 시공실적 조사와 분석, 174-225
  6. Isamu OHTSUKA, Tomoyuki AOKI, Tadashi OKABE, Shingo MORITO, 2006, Study on performance and application range of long face bolts, Proceedings of the 35th Symposium on Rock Mechanics, JSCE. 41-46
  7. Isamu Otuka, Tomoyuki Aoki, Satoshi Ogawa, Yasuki Adachi, Takao Tanaka, 2003, Three dimensional excavation analyses for effects of rock reinforcement by means of long faceboltiong, Proceeding of tunnel engineering, JSCE. Vol.13. 135-140
  8. Sakurou Murayama, 1966, 기계화 실드의 굴착성능에 관한 토질역학적 고찰, 제1회 토질공학연구발표회, 75-78
  9. Shoushi Nishizaki, Tohru Haba, Tadashi Okabe, 2002, Application tend of long length facebolting and analytical study of its behaviour characteristics. Proceeding of tunnel engineering, JSCE. Vo1.12. 131-136
  10. Toshiaki Ishimura, Hideto Mashimo, Hideto Mayumi, Kunino Hujii, 1998, A 3-dimensional excavation model test about the effect of a tunnel prelining for the restraint of the ground deformation, Proceeding of tunnel engineering, JSCE, Vol.8 199-204
  11. Yoshio Mitarai, 2003, 산악터널에서의 장척볼트의 작용 효과와 적용성에 관한 연구. Ph.D. thesis, University of Osaka
  12. Yoshie Nishimura., 2004, Evaluation on the long length face bolting by measurement and analysis, Proceeding of tunnel engineering, JSCE. Vo1.l4. 231-235
  13. 道廣一利, 2002, 막장볼트의 효과를 3차원 FEM으로 해석, 터널과 지하, Vol.33, No.5, pp.43