1. 서 론
2. 복층터널의 단면특성
2.1 복층터널 단면특성 분석
2.2 프랑스 파리 A86 지하도로 사례
2.3 말레이시아 SMART 터널 사례
2.4 복층터널 슬래브 연결구조에 대한 분석
3. 터널 세그먼트 라이닝 작용하중
3.1 연직하중의 산정방법
3.1.1 Terzaghi 이론식
3.1.2 Terzaghi 암반분류법
3.1.3 전토피압
3.2 대심도 복층터널의 연직하중 산정
4. 세그먼트 라이닝 해석 모델
4.1 관용계산 모델
4.2 Duddeck & Erdmann analysis
4.3 빔-스프링(Beam-Spring) 모델
4.4 하중모델의 결정
5. 하중 및 구조계산
5.1 터널제원 및 해석모델
5.2 하중 산정
5.2.1 연직하중
5.2.2 중간슬래브 하중
5.3 설계 계수 산정
5.3.1 지반스프링 계수
5.3.2 회전스프링 계수
6. 결과 및 분석
6.1 내부슬래브와 측압계수()에 따른 거동
7. 결 론
1. 서 론
세계의 주요 대도시들은 도심의 교통 혼잡을 줄이고 쾌적한 도시환경의 조성을 위해 지하교통 네트워크를 구축하여 활용하고 있으며, 최근에는 국내에서도 지하교통 네트워크 구축이 계획되고 있다.
대도시의 지하터널 계획은 도심지의 특성상 진동 및 소음 최소화, 협소한 노선범위 그리고 지상구조물의 안정성 확보 등의 경제적·환경적 영향을 고려하여 프랑스 A86 East 터널, 말레이시아 SMART 터널 등의 해외 사례에서처럼 일반적으로 쉴드 TBM에 의한 복층터널을 적용하고 있으며, 국내에서도 유사한 프로젝트에서 복층터널에 대한 검토가 심도 있게 진행중인 상황이다. 그에 따라 사전연구에서 중간슬래브와 측압계수에 따른 세그먼트 라이닝의 거동을 분석하였었다(Lee and Moon, 2016).
본 연구에서는 복층터널의 세그먼트 라이닝에 작용하는 대심도 지반의 주요 하중 특성과 내부 슬래브와 그에 작용하는 하중을 결정하고 내부 슬래브의 갯수에 따른 세그먼트 라이닝의 거동 특성에 대한 분석을 수행하여 슬래브가 미치는 영향에 대하여 파악하였으며, 내부 슬래브와 세그먼트 라이닝간의 연결형식과 측압계수에 따른 세그먼트 라이닝의 역학적 거동을 구조해석을 이용하여 분석하였다.
2. 복층터널의 단면특성
2.1 복층터널 단면특성 분석
복층터널의 층간 공간을 구축하기 위해서는 필연적으로 내부에 슬래브 구조물을 설치하여 차량운행하중을 지지하고 공간을 확보하게 된다. 이를 위해 내부 슬래브를 지지할 브라켓이 필요로 하게 되며, 이 브라켓은 터널 세그먼트 라이닝에 설치하여 그 위에 슬래브를 거치하여 층간 구조를 형성하게 된다. 이러한 복층터널은 도로, 철도, 저류조, 공동구 등 여러가지 용도로 사용될 수 있으며, 그 사용 목적에 따라 내부구조 형식이나 보강 등 설계는 달라질 수 있다. 특히 층간 공간의 목적에 따라 내부 슬래브와 터널 세그먼트 라이닝에 작용하는 하중은 달라질 수 있으며, 특히 차량통행 등의 큰 하중이 작용하는 내부 슬래브와 터널 세그먼트 라이닝의 연결구조에 따라 터널 구조물의 거동은 상이할 것으로 판단되어 이에 대한 단면특성을 분석하였다.
2.2 프랑스 파리 A86 지하도로 사례
A86 지하도로는 프랑스 파리 외곽 말메종에서 베르사유 남부지역의 Pont-Colbert까지 연결하는 터널로서 연장 7.5 km의 서측터널과 10 km의 동측터널로 구성되어 있으며, 서측터널은 대형차량 통행이 가능한 2차로 단층 터널이고, 동측터널(Fig. 1)은 소형차전용 복층터널로서 상부 및 하부가 급기 및 배기덕트로 계획되었고, 중앙부는 상부 2차로와 하부 2차로로 계획되었으며, 터널의 내경은 10.4 m이다. 하부 슬래브는 1개의 하부벽체와 양단지지에 의해 지지되는 형식이고, 중간슬래브는 터널 라이닝 좌우에 브라켓을 추가로 설치하여 지지하는데 라이닝과의 연결방식은 양단 분리구조로 설계되어 있다.
2.3 말레이시아 SMART 터널 사례
SMART Tunnel (Fig. 2)은 지상의 교통난을 해소하면서 쿠알라룸푸르 Klang강의 홍수에 대한 조절기능을 포함한 다목적 터널이다. 총 연장 12.7 km로서 소형차 전용 터널이며, 편도 2차선 복층 터널로서 내경은 11.83 m이다. 터널 단면은 3개층으로 상부층과 중간층의 도로구간과 홍수조절용 하부층 수로구간으로 구성되어 있다. 차도 기능을 담당하는 2개의 슬래브로 구성되어 있는 내부 박스형 단면구조로 계획되어 있으며, 내부 슬래브 지지구조는 양단 고정구조로 설계되어 있는데 세그먼트 라이닝 내부에 2차라이닝과 브라켓 및 슬래브를 일체형으로 연결 시공하였다.
2.4 복층터널 슬래브 연결구조에 대한 분석
복층터널에서 내부 슬래브와 터널 세그먼트 라이닝과의 연결형식은 분리구조(Fig. 3)와 고정구조(Fig. 4)로 대별할 수 있다.
분리구조는 터널 라이닝에 브라켓을 시공하고, 탄성받침을 설치한 후 슬래브를 거치하는 방식이 일반적으로 슬래브의 자중과 교통하중이 양단 끝부분의 터널 라이닝에 영향을 미치게 된다. 고정구조는 슬래브와 터널라이닝의 일체형 타설을 하거나 연결보강재를 사전에 매립하여 타설하는 방법이 일반적인데 슬래브와 터널 라이닝의 일체 거동에 의한 영향이 예상된다.
본 연구의 해석에서는 슬래브 양단 연결형식을 고정구조와 분리구조에 대한 비교를 하고자 고정과 분리 2가지 형식으로 모델링하여 세그먼트 라이닝의 거동을 비교하였다.
3. 터널 세그먼트 라이닝 작용하중
세그먼트 라이닝에 작용하는 하중은 자중, 연직하중, 수평하중, 지반반력, 수압, 뒤채움 주입압, 부력 등 이며, 이 하중들은 연직방향 하중, 수평방향 하중, 반력의 형태로 모델링 된다. 이외에도 시공중의 추력 및 시공시 하중, 완공후의 내부 시설물 자중(제트팬 및 기타시설물 등) 및 지반침하영향 등이 있을 수 있으나 본 연구에서는 제외하였다.
Fig. 5는 관용계산법의 하중 모델로 세그먼트 라이닝에 적용되는 대표적인 하중 적용형태를 나타내고 있다. 연직토압은 수평토압 및 반력 산정의 주 변수로 작용하며, 이는 해당 지반 특성에 적합한 연직하중의 산정이 세그먼트 라이닝의 역학적 거동의 중요 요소라는 것을 의미한다.
3.1 연직하중의 산정방법
일반적으로 세그먼트 라이닝 설계에서는 연직하중 산정을 위해 다음과 같은 3가지 방법이 주로 검토된다.
3.1.1 Terzaghi 이론식
Terzaghi 이론식(1946)은 지반을 연속체로 가정한 후 한계평형이론에 근거하여 유도된 이완하중산정 이론식이다. Fig. 6은 비점착성의 건조한 조립토에서의 이완하중 형태를 나타낸다. Terzaghi는 점착력 미고려시는 식 (1)과 같은 이론식을 제안하였고, 점착력 고려시는 식 (2)를 제안하였다.
(1)
여기서, 
는 연직암반하중, 
는 지반이완범위,
, 
는 터널의 폭, 
은 터
널의 높이, 
는 지반단위중량, 
는 점착력, 
는 지반 내부마찰각, 
는 토압계수이다.
(2)
3.1.2 Terzaghi 암반분류법
Terzaghi 암반분류표는 암반의 풍화 정도, 강도, 절리 발달 정도에 따라 9등급으로 구분하여 암반하중을 제시한다. 하지만 암반등급의 정량적인 평가가 어려운 단점이 있어, 이런 단점을 개선하고자 Rose (1982)는 Table 1과 같이 RQD를 이용한 수정된 Terzaghi 암반분류표를 제시하였다.
3.1.3 전토피압
(3)
전토피압(
)은 토피고(
)와 지반의 단위중량(
)에 의해 식 (3)과 같으며, Table 2와 같이 여러 국가에서는 전토피압을 연직하중으로 적용하고 있다.
이 3가지 연직하중 산정방법은 적용 지반 특성에 따라 그 결과값의 차이가 크게 나타나기 때문에 해당 지반의 특성에 따라 적합한 방법을 사용해야 한다.
Terzaghi 이론식(점착력 고려시)의 경우 토사 터널이나 불량한 암반터널에 적합하며, 연암 이상의 양호한 지반조건인 경우 토피고에 상관없이 음의 이완하중 값이 산정됨(Ryu et al., 2012)에 따라 암반터널 적용시 주의를 기울여야 한다.
Terzaghi 암반분류법은 일반적으로 이완영역이 발생하는 암반터널에 주로 적용되지만, RQD값을 이용함으로 설계시 분류기준이 명확하지 않은 단점이 있다.
전토피압의 적용은 상재하중이 모두 터널에 작용하는 토피고가 낮은 천층 터널에 적합하다.
3.2 대심도 복층터널의 연직하중 산정
국내에서 대심도 복층터널이 유력시 되는 서울시의 지질은 경기변성암 복합체와 서울 화강암으로 비교적 신선하고, 지하로 들어갈수록 암반은 견고해짐에 따라, 대심도 터널이 건설될 지반은 비교적 안정적일 것으로 예상된다. 따라서 해당 지반에 적합한 연직하중 산정방법은 갱구부와 같이 토피가 낮은 구간은 전토피압 적용이 적합해 보이고 심도가 깊어지면서 Terzaghi 암반분류법이 적합해 보인다.
이 연구에서는 대심도 구간의 터널 굴착 중 이완영역이 발생하는 상황을 고려하기 위하여, Terzaghi 암반분류법을 연직하중 산정에 사용하였다.
4. 세그먼트 라이닝 해석 모델
세그먼트 라이닝의 설계에는 라이닝의 단면력을 구하기 위해 해당 지반 하중 및 구조 특성을 고려한 해석 모델이 이용된다.
해석 모델은 계산 방법에 따라 이론해적 방법, 수치해석을 이용하는 방법이 있으며, 일반적인 설계에서는 이론해적 방법에서 고려된 하중 모델을 수치해석 프로그램으로 구현하여 단면력을 산정한다.
이 연구에서는 이론해적 방법 중 Duddeck & Erdmann (1985)이 제한한 하중 모델을 기반으로 빔-스프링 모델 및 추가 하중을 결합하여 구조해석 프로그램 적용을 위한 모델로 사용하였다.
4.1 관용계산 모델
관용계산법은 이론해적 방법으로 세그먼트 이음부에 대한 강성저하를 고려하여 동일한 휨강성(
(
)을 가지는 링으로 반력을 산정 한다.
관용계산법은 이음에 대한 고려를 할 수 없기 때문에 일반적인 설계에서는 사용하지 않지만, 쉽고 간편하게 세그먼트에 작용하는 단면력을 계산할 수 있기 때문에 설계 초기단계에서 사용할 수 있다.
4.2 Duddeck & Erdmann analysis
Yoo and Jeon (2012)에 따르면 Duddeck & Erdmann 해석법(1985)은 연속체 해석방법으로 터널과 지반 상호작용의 평가를 통해 단면력과 변위를 강성계수(지반과 구조물의 강성비)의 함수로 유도한 이론해로 뒤채움 주입압 등 단면력을 계산하는데 효과적인 것으로 기술되고 있으며, 해석모델은 Fig. 7과 같이 제시되었다.
4.3 빔-스프링(Beam-Spring) 모델
빔-스프링(Beam-Spring) 모델은 세그먼트의 이음부를 휨모멘트에 대한 회전 스프링을 가지는 링으로 고려하는 방법으로 단면력 산정에 정확도가 높지만, 이론해 산정에 어려움이 있어 주로 구조해석 프로그램 사용시 적용된다.
4.4 하중모델의 결정
이 연구는 암반의 측압에 따른 복층터널 세그먼트 라이닝의 역학적 거동을 검토하기 위한 것으로 암반터널의 이완하중 적용을 위한 연직하중의 산정에 Terzaghi 암반분류법을 사용하였다. 하지만 Terzaghi 암반분류법으로 하중 산정시, Fig. 5의 좌측모델과 같이 기존 토사터널에서 주로 사용되는 사다리꼴 형태로 작용하는 수평하중 적용 방법은 터널 하부의 하중이 너무 과대하게 계산됨에 따라(Terzaghi 암반분류법 2등급 하중 0.5B 적용시, 바닥에 작용하는 수평하중이 천단의 3배에 달함) Fig. 8의 우측모델과 같이 Duddeck & Erdmann analysis에서 사용되는 하중 적용 모델을 바탕으로 보-스프링 요소, 주입압 및 수압, 지반스프링을 적용하여 하중모델을 결정하였다.
5. 하중 및 구조계산
5.1 터널제원 및 해석모델
해석에 적용된 복층터널은 2층으로 구성된 4차선 대단면 터널로 국내 소형차 전용도로의 시설한계를 고려하여 직경 14 m로 검토하였다.
수치해석의 편의를 위해 내부구조를 단순화 하여 환기용 덕트 슬래브는 배제하였으며, 중간슬래브와 하부슬래브만 적용하였다. 중간슬래브는 천정부로부터 90° 지점에 위치하고, 하부슬래브는 127° 지점에 위치한다. 또한 하부슬래브의 지지는 양단지지만을 반영하였다.
세그먼트 라이닝은 일반적으로 적용되는 구조 형태로 설정하였으며, 검토 터널의 세그먼트 라이닝의 주요 제원은 Table 3에 제시 하였다.
Table 3. Design detail for segment | |
Segment | Design detail |
Outer diameter | 14.00 m |
Inner diameter | 13.20 m |
Segment thickness | 400 mm |
Segment width | 2.00 m |
Segment Type | Rectangular Segment |
Division of segment | 7 + 1 |
해석모델은 Fig. 9와 같이 빔-스프링(Beam-Spring) 모델을 적용하였고, 하중모델은 Duddeck & Erdmann analysis에서 사용되는 하중 모델을 적용하였다.
5.2 하중 산정
구조해석을 위하여 세그먼트 라이닝에 연직하중, 수평하중, 반력(연직하중에 대한), 뒤채움 및 수압, 중간슬래브 하중을 적용하였으며, 터널변형으로 인해 발생하는 반력은 지반스프링에 의해 프로그램에서 자동적으로 적용되었다.
5.2.1 연직하중
수평하중은 연직하중에 측압계수를 곱하여 산정하였으며, 측압의 변화에 따른 거동을 파악하기 위해 측압계수 값을 Case로 나누어 적용하였다. 그리고 뒤채움 및 수압은 0.2 MPa를 적용하였다.
5.2.2 중간슬래브 하중
슬래브에 작용하는 하중은 정하중(슬래브의 자중), 활하중(차량 활하중)을 주 하중으로 설정 하여 검토하였고, 중간슬래브의 폭은 13.2 m, 하부슬래브의 폭은 10.38 m, 슬래브 종방향 길이 2 m, 두께는 400 mm로 설정하여 산정 하였다.
활하중(차량활하중)의 적용은 Fig. 10과 같이 ｢소형차 전용 도로교에 관한 차량 활하중 모형 개발에 관한 연구｣에 제시된 소형차 모델을 바탕으로 정체되어 있는 상황을 가정하여 하중을 산정하였다.
5.3 설계 계수 산정
5.3.1 지반스프링 계수
연직하중은 Terzaghi 암반분류법을 이용하여 산정하였다. 서울의 지질학적 특성과 심도 40 m 이상의 대심도를 고려하여 암반은 신선하고 견고할 것으로 예상됨에 따라 연암(단위중량은 23 kN/m3)으로 설정하여 암반분류표의 1~3등급 안에서 나타나는 것으로 가정하였으며, 하중 값은 해당 등급 구간에서 발생할 수 있는 최대값인 0.5B를 적용하였다.
세그먼트 라이닝과 주변지반의 연동된 거동을 반영하기 위해 Muir wood and A. M. (1975)의 이론 해를 기본 식으로 하여 Fig. 11과 Fig. 12에 나타난 바와 같이 뒤채움 주입과 주변지반의 2층 변형특성이 고려된 지반반력 스프링 계수(
)을 식 (4)를 이용하여 산정하였다.
(4)
여기서, 
는 뒤채움을 고려한 환산 변형계수, 
는 포아송비, 
는 세그먼트 도심선의 반경이다.
5.3.2 회전스프링 계수
빔-스프링 모델에서 세그먼트 간 이음부는 회전스프링으로 고려되고 이음부에 인장부재가 없는 경우 식 (5)를 이용하여 회전스프링 계수(
)를 구할 수 있다.
(5)
여기서, 
은 휨모멘트, 
는 회전각, 
는 세그먼트 폭, 
는 세그먼트 두께, 
는 압축외연에서 중립축까지의 거리, 
는 콘크리트의 탄성계수이다.
6. 결과 및 분석
구조해석은 상용 구조해석 프로그램인 MIDAS Information Technology Co., Ltd.의 Civil 2012를 사용하였다.
본 연구에서의 해석에 의한 분석은 내부 슬래브의 각각의 경우와 측압계수(
)에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 거동을 알고자 하였으며, 내부 슬래브의 각각의 연결형식에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 거동을 측압계수(
)에 따라 분석하여 그 영향을 파악하고자 하였다.
결과값으로는 휨모멘트, 축력, 전단력 중에서 세그먼트 라이닝에 미치는 영향이 가장 큰 휨모멘트 값을 정량적으로 분석하였으며, 수치적으로 분석하기 힘든 변형의 방향, 취약 지점의 위치 등의 경향을 파악하고자 하였다.
6.1 내부슬래브와 측압계수(
)에 따른 거동
내부슬래브에 의한 터널 세그먼트 라이닝에 대한 영향을 파악하고자 내부 슬래브 미적용시, 중간슬래브 1개 적용시, 중간 및 하부슬래브 적용시 등 3가지 경우의 모델을 Slab0, Slab1, Slab2로 정의하고 연결형식 분리구조의 경우에 한정하여 측압계수(
) = 0.5, 1.0, 1.5에 따라 비교하였다.
구조해석 결과 내부 슬래브의 유무에 따른 3가지 모델의 휨모멘트는 Fig. 13, Fig. 14, Fig. 15에서와 같이 측압계수 
= 0.5, 1.0, 1.5 각각의 경우로 나타났다. 중간슬래브 및 하부슬래브가 모두 적용되었을 경우가 터널 세그먼트 라이닝에 미치는 영향이 가장 크게 나타나, 슬래브가 위치한 지지점 부근에서 거동의 변화가 크게 작용함을 알 수 있었다. 특히 중간슬래브의 영향범위와 값에서 가장 크게 나타나고, 하부슬래브의 영향범위와 값의 변화는 상대적으로 작게 나타났다.
=0.5)
=1.0)
=1.5)측압계수(
)가 0.5인 경우 최대값이 천정부에 작용하였고, 측압계수(
)가 점점 커질수록 최대값의 작용위치는 이동하여 
= 1.5에서 측벽부에 작용하였으며, Fig. 16에 나타난 바와 같이 측압계수(
)의 변화에 따라 세그먼트 라이닝에 작용하는 모멘트의 위치 및 방향도 변화하는 것을 알 수 있었다.
values on the bending moment (Slab 2)6.2 내부슬래브 연결형식에 따른 거동
내부슬래브의 연결형식에 따른 터널 세그먼트 라이닝에 대한 영향을 파악하고자 내부슬래브와 세그먼트 라이닝의 분리구조와 고정구조의 경우를 중간슬래브 및 하부슬래브가 설치된 상태로 가정하여 측압계수(
) = 0.5, 1.0, 1.5 case에 따라 비교하였다.
구조해석 결과 내부 슬래브의 연결형식에 따른 2가지 Case의 측압계수 
= 0.5, 1.0, 1.5 각각의 경우에 대한 휨모멘트는 Fig. 17, Fig. 18, Fig. 19에서와 같이 나타났다.
=0.5)
=1.0)
=1.5)측압계수(
)에 따른 비교분석 결과는 측압계수 값이 0.5에서 상대적으로 큰 휨모멘트가 작용하여 분리구조의 경우는 천정부에서 최대 317.03 kN-m의 휨모멘트가 작용하였고, 고정구조의 경우는 슬래브가 지지되는 측벽부에서 최대 562.99 kN-m의 휨모멘트가 작용하였다.
측압계수 값이 1.0의 경우는 분리구조는 천정부에서 최대 88.43 kN-m의 휨모멘트가 작용하고, 고정구조는 측벽부에서 최대 162.43 kN-m의 휨모멘트가 작용하였으며, 측압계수 값이 1.5인 경우는 분리구조는 측벽상단 즉, 천정부로부터 76도 지점에서 최대 229.07 kN-m의 휨모멘트가 작용하고, 고정구조는 측벽부에서 최대 516.96 kN-m의 휨모멘트가 작용하였다.
최대 휨모멘트의 작용위치는 분리구조의 경우 측압계수(
) 값이 0.5, 1.0 일때 천정부에 작용하고 측압계수(
) 값이 1.5로 커지면 측벽상단 지점에 작용하였다. 고정구조의 경우는 측압계수(
) 값과 상관없이 공통적으로 중간슬래브 지지점인 측벽부에 작용함을 알 수 있었다.
분리구조와 고정구조간의 지점별 휨모멘트 절대값의 차이는 Fig. 20에서와 같이 나타났으며, 상대차이(Relative difference)를 식 (6)과 같이 산정하여 측압계수(
)에 따라 비교하면 Table 4와 같이 나타났다.
value
= 0.5
= 1.0
= 1.5
(6)
여기서, 
는 고정구조에서의 최대 휨 모멘트, 
는 분리구조에서의 최대 휨모멘트 이다.
내부슬래브 분리구조의 고정구조에 대한 최대 휨모멘트에 대한 상대차이(relative difference)를 비교하면, 측압계수(
) 값 0.5에서는 77.6%, 측압계수(
) 값 1.0에서는 83.7%, 1.5에서는 125.7%로 나타났다.
내부슬래브의 연결구조가 고정구조인 경우가 분리구조에 비해 터널의 세그먼트 라이닝에 상대적으로 큰 휨모멘트가 작용하는데 이는 슬래브의 거동에 의한 영향이 세그먼트 라이닝으로 전달되는 결과로 생각되며, 슬래브에는 상대적으로 적은 휨모멘트가 작용할 것으로 예상되었다. 즉, 세그먼트 라이닝에 유리한 구조는 분리구조이며 최대 휨모멘트의 상대차이(relative difference)는 78~126%로 나타났다.
7. 결 론
본 논문은 대심도 지하 네트워크를 구축하기 위한 복층터널의 주요 구조물인 내부 슬래브 설치에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 거동을 알아보기 위하여 터널 목적에 따른 내부슬래브(중간슬래브 및 하부슬래브)의 설치와 각각의 연결형식 그리고 측압계수(
) 값을 변수로 하여 라이닝에 작용하는 휨모멘트를 분석하였으며, 그 결과에 대한 결론은 다음과 같다.
1.복층터널의 해외 사례를 분석한 결과 터널은 도로, 철도, 공동구, 저류조 등 여러가지 용도로 사용될 수 있으며, 그 목적에 따라 내부구조 형식이나 보강 등 설계는 달라질 수 있다. 특히 내부 슬래브에 의해 층간 공간을 확보하는데 그 목적에 따라 내부 슬래브와 터널 세그먼트 라이닝에 작용하는 하중은 달라질 수 있으며 서로간의 연결구조 형식도 달리 적용되고 있다.
2.일반적으로 복층터널 내부는 중간슬래브와 하부슬래브가 주요 구조물이며, 그 슬래브와 세그먼트 라이닝간의 연결구조 형식은 고정구조와 분리구조로 구분된다.
3.복층터널의 내부슬래브가 없는 경우, 중간슬래브 1개인 경우, 중간슬래브 및 하부슬래브가 설치된 경우로 각각 구조계산을 수행한 결과 내부 슬래브가 터널 세그먼트 라이닝에 미치는 영향이 크게 나타났으며, 특히 측압계수(
)값이 1이 아닌 0.5 혹은 1.5의 경우 그 영향은 더 크게 나타남을 알 수 있었다. 이러한 결과는 복층터널 세그먼트 라이닝의 설계시 슬래브의 용도에 따른 하중과 측압계수(K)를 고려해야 함을 의미한다.
4.또한 내부 슬래브와 세그먼트 라이닝간의 연결구조 형식에 따른 터널 라이닝에 작용하는 최대 휨모멘트의 차이가 2배이상 발생하며, 상대차이(Relative difference)는 최대 125.7%로서 연결구조 형식에 따른 영향이 크게 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러므로 향후 복층터널 층간구조의 사용 목적에 따라 내부구조물 구조형식의 세부적인 분석이 필수적이고, 그에 따른 적절한 연결구조 형식의 적용이 복층터널 내부구조 설계의 중요한 요소라 하겠다.
본 연구는 Shield TBM에 의한 대심도 복층터널을 대상으로 가정하여 분석 하였으며, 복층터널 층간공간 목적에 따라 내부슬래브(중간슬래브 및 하부슬래브)와 세그먼트 라이닝 간의 연결구조 형식이 결정될 수 있으므로, 각각의 경우에 대해 측압계수(
) 값에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 거동을 휨모멘트에 대해 검토하여 연결구조 형식에 따른 설계 방향을 제시하고자 하였다. 더불어 복층터널의 최적설계를 위하여 층간공간 목적에 따른 하중 특성의 차이 및 이에 대한 영향 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
