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13장 터널

초기지압 및 원형터널 응력

\[ \sigma_\theta / \sigma_n, \quad \text{초기지압 계수 } K_0 \]

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누두지수

\[ n = \frac{R}{W} = \frac{\text{누두반경}}{\text{최소저항선}} = \frac{\text{가로}}{\text{세로}} \]

Terzaghi 암반이완하중

\[ P_{\text{roof}} = \frac{\gamma \cdot B}{2K \tan \phi} \left(1 - e^{\left(-\frac{K \tan \phi \cdot 2H}{B}\right)}\right) \quad \text{(근사식: } \frac{\gamma B}{2K \tan \phi} \text{)} \]

Barton Q-System

\[ P_{\text{roof}} = \frac{2}{J_r} \cdot Q^{-\frac{1}{3}} \]

라이닝 안정조건

▪ 전체 안정율: \[ F_s = \frac{P_{sc} + P_{rb} + P_{ss}}{P_{\text{roof}}} \] ▪ 철근콘크리트 라이닝 응력: \[ P_{sc} = \frac{1}{2} \sigma_c \left[1 - \left(\frac{a - t}{a}\right)^2 \right] \]

Gap Parameter

\[ GAP = G_p + u + w = \text{Tail Void} + \text{천정부 변위(지반 거동 + 시공오차)} \]


적용

단면

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13-2.1 터널 표준단면

종류

▪ 저토피: 횡방향 아칭효과 불가 → 막장 붕괴 위험

▪ 개착공법: 일반/가시설/반개착식(Door Frame Slab 등)

▪ 수로터널: Hydraulic Jacking → 내수압 > 초기지중응력

▪ 침매터널: 함체 제작 후 해저 매설

▪ 토사 vs 암반터널: 침하영역 차이

▪ 병렬터널(쌍굴): 필러 보강 필요(응력 집중)

▪ 단층 통과 시 안전설계, 지수 대책 필수

지보재

▪ 지보재 구성: 라이닝, 인버트, 숏크리트, 락볼트

▪ 지반/지보 반응곡선 분석 → 안정성 판단

▪ 여굴 & 지불선 개념 → 뒷채움, 내공변위 고려

▪ 지보재 적정성: 시간/시공순서 고려

▪ 지보재 종류: Fore-Poling, Pipe Roofing

▪ SSI 하중(일체 거동) vs Terzaghi 지반하중(독립 거동)

굴착(NATM)

▪ NATM: New Austrian Tunneling Method

▪ 상/하반 순굴착, 계측 기반 안정시공

▪ NATM vs TBM vs NMT 비교

▪ 설계 흐름: 탄성파탐사 → 전기비저항 → 시추조사 → 지보패턴 결정

발파

▪ 제어발파 종류:

▪ 디커플링지수:

▪ 진동속도(입자속도):

▪ 소할발파, 외향각 천공 등

쉴드(TBM)

영국-프랑스 해저터널: 유로터널
50 km 해저터널 건설과정: 바다 속 최장 터널을 만든 놀라운 사람들
[토목시공기술사] 이수가압식 Shield 공법 그리기

▪ 이수가압식 vs 토압식(EPB)

▪ Tail Void 침하: 2Δ + δ

▪ TBM 침하원인:

계측

▪ TSP: 터널탄성파탐사

▪ 탄성파 토모그래피(TomoGraphy): 가장 정밀

▪ 전기비저항탐사(ERS): 공동/지하수 탐지

▪ 한계변형률:

▪ 합경도(TH): 커터 작용력, 침하예측 등