지반 강도저하 모델을 이용한 터널장기거동 예측

초록

터널은 지하 공간의 효율적 활용을 통해 교통 및 물류 흐름을 개선하는 핵심 인프라이다. 그러나 운영 기간이 장기화됨에 따라 주변 지반의 열화로 인해 터널 노반의 수직변위가 발생하고, 이는 구조적 안정성에 영향을 미친다. 본 연구는 터널구조물의 장기 안정성 확보를 목적으로, 지반 강도저하 모델을 기반으로 터널 공용기간인 30년 동안 노반의 수직변위를 확인하고자 수치해석을 수행하였다. 지반 열화율 10~70%에 따른 물성치 변화는 선행연구를 통해 도출된 모델 계수를 적용하였다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 이를 시간 경과에 따라 연속적으로 적용하여 노반의 수직변위 및 터널 주변 지반의 소성변형을 정량적으로 분석하였다. 해석은 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 터널공용기간인 30년으로 수치해석을 수행하였으며, 30년 후 수직 변위는 인버트 미설치 시 43.13 mm, 설치 시 3.98 mm로 약 90% 이상의 저감 효과가 확인되었다. 이를 통해 열화율이 높은 조건에서도 인버트가 장기 안정성 확보에 유리한 것으로 나타났다.

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