Shield-TBM 터널 굴진 시 막장에 작용하는 응력 전달 메커니즘에 대한 연구

A study on stress transrer mechanism acting on the tunnel face during shield tunnelling

본 연구는 Shield-TBM 면판의 구조적 안정성과 굴진 시 회전속도에 따른 터널 막장에 가해지는 응력 전이 메커니즘을 규명하는데 목적이 있다. 이 연구를 수행하기 위하여 실내모형실험을 실시하였다. 모형 Shield TBM 면판의 회전속도를 2RPM, 4RPM으로 설정하여 굴진 시와 정지 시의 막장 응력상태를 측정하고 분석하였다. 연구 결과, 회전속도가 증가할수록 터널 전반부에 가해지는 응력분포는 변화되었으며, 면판의 중앙에 응력이 집중되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 Cutter Head의 응력 변화에 대한 기초적 메커니즘은 향후 Shield-TBM의 Operation parameter 선정 시 유용하게 활용될 수 있을 것이라 판단되며，지반 조건에 적합한 TBM 면판의 설계 개발에 활용될 것으로 기대된다.

This paper presents stress transfer mechanism on tunnel iace and structural stability of Shield-TBM Cutter Head according to rotational speed during shield tunnelling. In order to perform tm s study, the small scale model tests were conducted. The RPM of Cutter Head(Disc Cutter, Cutter Bit) set up 2RPM, 4RPM. The stresses acting on the tunnel face are measured and analyzed. It is found th a t the stress acting on the tunnel face is increased and concentrated in the center of the cutter head with increasing the rotational speed. This stress transfer mechanism developed at the tunnel face during shield tunnelling is very useful information to design and develop the TBM cutter head especially spoke of machine.