Abstract
The George Massey immersed tunnel passes the Fraser River near Vancouver, Western Canada. The tunnel was founded on sandy soils and its behavior during earthquake was analyzed by an effective stress constitutive model called UBCSAND. This model is able to calculate pore pressure rise and resulting tunnel movements due to cyclic loading. Centrifuge tests conducted at Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) were used to verify the model performance. The centrifuge tests consisted of 2 models: Model 1 was designed for an original ground condition, Model 2 for a ground improvement by densification. In Model 1, large deformation of the tunnel was observed due to liquefaction of surrounding soil. Because of the densified zones around the tunnel the vertical and horizontal displacements of the tunnel in Model 2 was 50% less than Model 1. Measured excess pore pressures, accelerations, and displacements from centrifuge tests were in close agreement with the predictions of UBCSAND model. Therefore, the model can be used to predict seismic behavior of immersed tunnels on sandy soils and optimize liquefaction remediation methods.
캐나다 서부 밴쿠버 지역의 Fraser강 바닥의 사질토 지반에 위치한 George Massey 침매터널이 지진 시에 어떻게 거동하는 지를 연구하였다. 지진으로 발생하는 간극수압을 계산할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델을 이용하여 지진하중으로 인한 지반의 변위와 침매터널의 거동을 예측하였으며, 이를 미국 Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)에서 실시한 원심모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 해석한 George Massey 침매터널의 원심모형실험은 2개의 모델로 구성되었으며, Model 1은 기본 모델로서 원상태 지반을, Model 2는 다짐공법으로 지반개량을 실시한 지반을 모델링하였다. 원심모형실험 Model 1에서 설계지진으로 인한 주변 지반의 액상화로 모형터널의 변위가 크게 발생하였다. Model 2에서 다짐공법으로 터널 주변 지반을 개량하였을 때 모형터널의 수직 및 수평 변위는 Model 1보다 50% 정도 감소하였다. UBCSAND모델은 원심모형실험에서 계측된 과잉간극수압, 가속도, 변위를 비교적 잘 예측할 수 있었다. 이와 같이 검증된 수치해석방법은 유사한 지반에 설치된 침매터널의 지진 시 변위와 거동을 예측할 수 있으며, 액상화에 대한 지반개량공법과 개량범위를 체적화할 수 있을 것으로 판단된다.
