2. 이론적 배경
2.4 터널굴착으로 인한 붕락 유형
2.4.2 터널굴착 완료후 붕락
일반적으로 터널 천장부와 상부지반이 불안정할 경우 발생하는 붕괴는 터널 막장면이 불안정할 경우 발생하는 붕괴보다 더 큰 사고로 이어질 수 있다. 그러므로, 시공전 자연공동 및 인공으로 만들어진 공동의 존재여부 파악, 지하수위의 영향, 아칭현상이 충분히 발현될 수 있는 최소 토피고의 확인 등의 검토 뿐 만 아니라 천단침하 및 내공변위의 경시변화의 지속적 인 관찰 등을 수행하여 안정성 확보에 만전을 기해야 할 것으로 판단된 다.
가지보재 파괴에 의한 붕괴는 보통 지반이 불량할 경우에 연직분할 굴 착공법 적용시 일시적인 지보개념으로 적용한 가지보재 파괴로 발생하는 붕괴로 이러한 붕괴를 방지하기 위해서는 지반압력을 고려하여 가지보재 의 강성 및 규모를 산정한 후 설계에 적용하여야 한다.
(a) Insufficient bearing capacity (b) Lateral pressure increase (c) Failure of temporary supporting system Fig. 2.7 Type of collapses in case of a primary support not closed tunnel
(2) 지보재 폐합후에 발생하는 붕괴
지보재 폐합후에 발생하는 터널의 붕괴유형은 전단파괴에 인한 붕괴, 압축파괴에 의한 붕괴, 펀칭파괴에 인한 붕괴, 휨압축파괴에 인한 붕괴, 밀림현상에 의한 붕괴가 있다.
전단파괴에 의한 붕괴유형은 연약대, 파쇄대, 단층대 등 국부적으로 취약 한 지층조건과 터널이 간섭될 경우 취약한 부분에 집중된 지반응력 및 하 중 등이 터널의 지보재에 국부적인 외력으로 작용하여 지보재의 전단파괴 를 유발하여 발생한다.
압축파괴에 의한 붕괴유형은 주로 지반응력이 지보재의 저항력을 초과 하는 경우에 발생한다. 터널의 계획심도가 깊어 과지압이 작용하는 경우, 터널내부로 침투가 원활하지 않아 지보재 배면에 수압이 집중되는 경우, 함수량이 높은 팽창성 지반에 터널이 계획되는 경우 등에서 볼 수 있다.
펀칭파괴에 의한 붕괴는 전단파괴에 인한 붕괴와 마찬가지로 국부적인 취약지반과 터널이 간섭할 경우 취약한 지반에 집중되는 과다변위로 인하 여 발생할 수 있다.
휨압축파괴에 의한 붕괴유형은 압축파괴에 의한 붕괴유형이 발생하는 조건과 유사한 경우에 발생한다. 연속체 특성을 보이는 지보재에 압축하 중이 발생할 경우 지보재의 휨저항력이 이에 대응하지 못 할 경우에 발생 한다.
밀림현상에 의한 붕괴는 다른 붕괴유형과는 다소 상이한 붕괴특성을 보 이는 경우로 지보재와 원지반이 충분히 밀착되지 못한 경우 지반변위 발 생에 지보재가 함께 저항하지 못하고 상대변위가 발생하는 경우에 볼 수 있다.
이상과 같은 지보재 폐합 후에 발생하는 붕괴는 터널 굴착 후에 발생하 는 지반의 이완하중 크기에 의해 붕괴특성이 결정되는 공통점을 가지고 있으므로 사전에 지반 이완하중의 정량적인 평가가 매우 중요함을 시사하 고 있다.
(a) Shear failure (b) Compressive failure (c) Punching failure
(d) Bending moment failure (e) Slip phenomenon failure
Fig. 2.8 Type of collapses in case of a first support closed tunnel