터널 인버트

인버트의 정의

터널 인버트는 굴착 단면의 하반부에 설치하는 지보 부재다.

쉬운 말로 풀면 인버트는 터널 바닥을 막는 뚜껑이다.

상반 아치를 뒤집은 모양이라 이름이 invert에서 왔다. 바닥을 닫아 하중을 고리로 돌리는 것이 기능이다.

폐합 고리 구조

인버트는 상반 아치와 측벽을 하나의 고리로 잇는 부재다.

하중은 상반에서 측벽으로, 측벽에서 인버트로 전달된다. 고리가 닫히면 하중이 단면 전체로 나뉜다.

바닥이 열려 있으면 측벽이 밖으로 밀리고 바닥이 솟는다.

그래서 바닥을 닫는 것이 인버트의 핵심 기능이다.

바닥 융기와 필요성

연약하거나 팽창성인 지반에서는 바닥 쪽 응력이 해소되며 히빙이 생긴다.

측벽과 상반 지보가 함께 변형하는 문제도 생긴다. 바닥을 닫아야 하는 이유다.

히빙은 장기간에 걸쳐 진행되는 경우가 많다.

인버트의 필요성은 바닥 융기 억제, 하중 재분배, 지지력 저하 방지의 세 가지다.

인버트의 세 가지 형식

인버트는 시공 단계와 형식에 따라 세 가지로 나뉜다.

폐합형 인버트는 전 단면을 닫고, 가인버트는 굴진 중 바닥을 임시로 막는다.

보강 인버트 아치는 팽창성 이암 구간에서 바닥 히빙을 구속하는 데 쓰인다.

팽창성 암반에서 바닥 융기를 구속하는 형식을 직접 풀어 보자.

정답과 사례 값의 해석

앞서 물은 문항의 답은 보강 인버트 아치다.

보강 인버트 아치 두께 40cm는 한 사례의 값이다. 설계 기준 값으로 쓰면 감점된다.

팽창압을 받는 원형 아치에서 단위 길이당 압축력은 N = p·r로 구한다.

예를 들어 p가 200 kPa, r이 4.0 m이면 N은 800 kN/m다.

핵심 정리

인버트는 하반 바닥에 설치해 단면을 폐합하는 지보 부재다.

역할은 아치 작용을 완성하고 바닥 변형을 구속하는 것이다.

종류는 폐합형 인버트, 가인버트, 보강 인버트 아치로 나뉜다.

시험에서는 정의, 기능, 종류를 묻는 문항이 자주 나온다.