터널 해석 방법 개별요소법 경계요소법 tunnel analysis

터널수치해석은 다양한 매개변수 연구를 통해 터널의 초기 기본설계 안을 수립하는 데에 활용될 수 있으며, 시공단계에서도 많은 좋은 정보를 제공할 수 있다.

1. 터널 수치해석

지반정수 문제로 인해 터널 거동을 정확한 예측하기는 불가능하므로 설계단계에서는 수치해석을 정성적으로 활용하는 것이 합리적임.

시공단계에서 수행된 지반조사 결과와 계측값을 이용한 수치해석적 역해석결과를 종합하여 해석구간의 대표 지반정수를 재평가하여 수치해석에 반영

해석결과로 지반변위 및 터널의 내공변위, 지보부재의 응력, 축력 및 모멘트 등의 수치 및 분포가 얻어지며, 지반의 거동 예측, 지보패턴의 타당성 등의 항목에 대해 검토수행

2. 개별요소법

1 방법
ᆞ지반을 연속체로 보지 않고 개개의 강성블록으로 모델링
ᆞ절리에서의 변위가 블록 자체의 변형보다 월등히 큰 경우에 효과적
ᆞ지반변위는 불연속면을 통해서만 발생하고 암반블록은 전혀 변형이 되지 않는다고

가정 2 장점

ᆞ암반 터널에서 큰 암반블록을 대상으로 할 때 유효

ᆞ다른 연속체 모델에 비하여 암반블록의 큰 변위(large displacement)를 모델링하는데 적합 3 단점

ᆞ터널 굴착전에 관련 정보를 쉽게 얻기가 어렵다

ᆞ절리의 표면특성 및 강도 특성 등을 결정하기 곤란 4 프로그램

ᆞUDEC, 3-DEC(미국), NURBM(미국) 등 ᆞ최근에는 2차원뿐만 아니라 3차원 문제를 해석

3. 경계요소법

1 방법
ᆞ지반을 연속체로 간주

ᆞ경계부분에 대해서만 이산화가 요구되며 경계부분에서만 수치연산이 행해 짐

ᆞ문제의 해는 편미분방정식을 적분함으로써 구함 2 장점

ᆞ방정식의 수가 유한요소법에 비하여 적기 때문에 계산 시간이 적게 소요

ᆞ경계가 가장 큰 관심사일 경우 아주 경제적이고 효과적 3 단점

ᆞ지반을 선형(linear)거동의 재료로 고려

ᆞ복잡한 건설공정이나 재료의 시간의존 특성 등을 쉽게 고려할 수 없다