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국내에서는 부전-마산 복선전철, 수도권 신안산선 등 터널시 중 상부지층에서 지반침하가 발생하는 사고가 이어지고 있다. 이는 다양한 원인으로 시공 중인 터널 내부 라이닝이 하중을 견디지 못하는 이유로 터널 내부에서 최초 붕괴가 발생하고 이 후 상부 지층을 지지하지 못한 결과로 지반침하가 발생한 것이다. 국내외 터널 사고 분석결과 대부분의 사고가 터널 시공 중에 발생하는 것으로 나타났으며, 가장 큰 원인은 터널 라이닝 배면에 작용하는 하중 때문이다. 일반적으로 도심지 터널 시공을 위한 설계시 터널에 작용하는 하중을 적절히 고려하여 설계가 이루어져야 하고 이를 바탕으로 시공시 양질의 재료와 시공순서를 고려한 건설이 필요하다. 본 논문에서는 최근 도심지 하부를 통과하는 수도권 광역급행철도(GTX) 등 도심지 하부 터널 시공시 주로 적용하는 TBM 공법으로 시공된 터널을 대상으로 세그먼트 라이닝 배면에 발생한 공동 크기에 따른 위험성 평가를 실시하였다.

In Korea, ground subsidence accidents are occurring in the upper layers during tunnel construction. Such as the Bujeon-Masan double-track railway and the Shinansan Line in the metropolitan area. For various reasons, The initial collapse occurred inside the tunnel due to the internal lining being unable to withstand the load, and ground subsidence occurred as a result of the failure to support the upper stratum. As a result of domestic and foreign tunnel accidents analysis, it was found that most accidents occur during tunnel construction and the main reason is the load acting on the back of the tunnel lining. In general, when designing for urban tunnel construction, the design should be carried out a properly considering the load on the tunnel, and construction will be necessary considering high-quality materials and construction procedures. In this paper, risk assessment was conducted according to the cavity size at the back of the segment lining for TBM tunnel which is mainly applied when constructing tunnels under the metropolitan area passing of the city.

최근 수도권 광역급행철도(GTX) 등 도심지 하부 터널굴착이 활발히 진행됨에 따라 TBM 터널 시공법이 각광받게 되었다. TBM 터널은 공사비가 비싼 반면 NATM터널 공법에 비해 상대적으로 소음, 진동에 자유롭기 때문에 기존 도심 하부에 적용하기에 적합한 공법으로 알려져 있다. 특히 지층이 얕은 구간을 통과시 기존 구축된 상부 구조물 및 지장물에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 TBM 터널 설계시 다양한 변수를 고려한 정확한 수치해석이 필요하다. TBM터널은 다른 터널 시공공법과 달리 공장에서 제작된 세그먼트를 조립해 라이닝을 구축한다. 세그먼트라이닝은 NATM 터널과 달리 세그먼트간 연결부위가 존재하므로 세그먼크 간의 연결 상태를 어떻게 반영하는지가 해석결과의 신뢰성 확보에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 논문에서는 도심지 토사지반에 건설된 TBM 터널의 내진해석을 위해 라이닝은 세그먼트 조인트 모델(Janssen Model)을 적용하고, 지반은 도시철도 내진설계기준에 따라 비선형모델을 일부 활용해 수치해석을 수행 후 터널의 거동특성을 분석하였다.

Recently, the TBM tunnel construction method has been in the spotlight as tunnel excavation under urban areas such as the Metropolitan Rapid Transit (GTX) has been actively carried out. Although the construction cost of the TBM tunnel is high, it is relatively free from noise and vibration compared to the NATM tunnel method, so it is well known to be a suitable construction method for application to the lower part of urban areas. In particular, when the stratum passes through the shallow section, it can have a great impact on existing upper structures and obstacles, so accurate numerical analysis considering various variables is required when designing the TBM tunnel. Unlike other tunnel construction methods, TBM tunnels build linings by assembling factory-made segments. Unlike NATM tunnels, segment lining has connections between segments, so how to the connection status between segments is reflected can have a significant impact on securing the reliability of analysis results. Therefore, in this paper, a segment joint model(Janssen Model) was applied to the lining for seismic analysis of the TBM tunnel, and the tunnel's behavioral characteristics were analyzed after numerical analysis using nonlinear models according to urban railway seismic design standards.