저토피 터널 지표침하

정의

저토피 터널 지표침하는 토피가 얕은 터널 굴착으로 지반이 이완되어 지표면이 내려앉는 현상이다.

토피고는 천단에서 지표면까지의 거리다. 이 값이 작을수록 이완 영역이 지표에 가까워진다.

미고결 지반은 자립 시간이 짧아 굴착 직후 빠르게 풀리므로 침하 위험이 크다.

침하 원인

굴착으로 주변 지반이 풀리면 응력이 재분배되고 지표면이 변형된다.

침하는 지반 이완, 체적 손실, 용수에 의한 토사 유출이 겹쳐 나타난다.

그래서 대책은 굴착 전 보강과 단계 굴착을 함께 적용하는 것이다.

굴착 방식 비교

굴착 단계를 나눌수록 한 번에 풀리는 응력이 줄어 지표 침하가 억제된다.

전단면 굴착은 공정이 빠르지만 저토피 구간에서는 막장 자립이 확보되지 않으면 침하가 급증한다.

측벽도갱 선진 굴착은 도갱이 지반을 먼저 보강해 자립도가 낮은 지반에 적용한다.

직접 풀기

방금 본 내용을 직접 적용해 보자.

자립도가 낮은 미고결 지반에 적용하는 굴착 방식을 세 가지 중에서 고른다.

정답

정답은 측벽도갱 선진 굴착이다.

도갱이 지반을 먼저 보강하고 막장 전방을 지지하므로 미고결 지반에 맞다.

전단면 굴착은 막장 자립이 확보되지 않으면 침하가 급증한다.

계산 예제

토피고가 얕으면 침하 영향 폭은 굴착폭보다 넓어진다.

간단한 기하로 보면 영향 폭은 굴착폭 B에 2H tanθ를 더한 값으로 대략 잡는다.

H가 4m, B가 10m, θ가 45도이면 영향 폭은 18m가 된다.

정리

저토피 터널 지표침하는 굴착 단계별 지반 이완과 용수를 함께 다룬다.

대책은 선진 보강과 단계 굴착을 쓰고 계측 결과로 보강 시점을 조정한다.

답안은 원인, 저감대책, 계측 관리 순서로 쓴다.