Stability Analysis of Rock Pillar in the Diverging Area of Road Tunnel

Abstract In this study, the behavior of rock pillar in the diverging area of road tunnel was assessed by using a three dimensional numerical analysis. Based on parameters affecting the behavior of rock pillar, different safety factors according to pillar width, depth and rock conditions were evaluated. It turned out that as the pillar width increases, the change curve of safety factors in accordance with depth and rock conditions shows more of the nonlinear behavior. By the assessment of the minimum safety factor, a safety factor chart on the behavior of rock pillar in the diverging area of road tunnel was suggested. Key words Tunnel diverging area, Rock pillar, Safety factor chart초 록 본 연구에서는 도로터널 분기부 암반 필라의 거동을 3차원 수치해석 방법으로 검토하였다 . 암반 필라의 거동에 영향을 미치는 매개변수로 암반 필라의 이격거리 , 토피고, 암반등급 변화에 따른 안전율을 평가하였다 . 필라의 이격거리가 증가할수록 토피고와 암반등급에 따른 안전율 변화 곡선은 비선형 거동을 보였으며 , 도로터널 분기부에서 암반 필라의 거동 특성을 최소 안전율을 기준으로 안전율 도표로서 제안하였다 .핵심어 터널 분기부, 암반 필라, 안전율 도표 1. 서 론 최근 국토교통부에서 검토하고 있는 대심도 지하도로망 구축사업인 서울시의 U-Smartway 사업이 발표되면서, 도심지의 대심도 지하공간을 활용한 대규모 터널 건설에 대한 관심이 증대되고 있다. 포화상태에 다다르고 있는 대도시의 천층 및 중층 지하공간 이외에 대심도의 지하공간을 활용함으로써 사업비의 상당 부분을 차지하는 용지보상비를 최소화하겠다는 개념이다 .도심지 상습 지․정체 해소를 위한 지하도로 노선 계획 시 교통량 분산을 위하여 유출 (분류, diverging) 및 유입(합류, merging)부를 터널 내에 설치하여 인터체인지(IC) 역할을 담당하게 하고 있다. 해외에서는 선진국을 중심으로 대도시의 교통체증을 해소함과 동시에 지상 녹지공간을 확보하기 위해 다양한 도심지 지하도로의 건설을 활발히 진행하고 있다 . 대표적인 사례로 미국 보스턴의 Big Dig 프로젝트, 프랑스 파리의 A86, 스페인 마드리드의 M30 등을 들 수 있다(장수호 등, 2009).터널 내 분기부의 지반 및 터널 상호간의 거동은 단선터널과는 상이하며, 병설터널의 안정성과 직접적인 관련이 있는 터널 중심간격 (C.T.C)이 무엇보다 중요한 검토요건인 만큼 필라(pillar)의 안정성 검토에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다 . 터널 내 분기부의 설계 시 필라의 폭은 분류 및 합류되는 각도와 상관성을 가지며, 이에 따라 도로의 선형 , 공사비, 주행성, 시공성 등에 커다란 영향을 미치고 있다 .본 연구에서는 도로터널 분기부를 대상으로 암반 필라의 거동에 대한 연구를 수행하였다 .