본 논문은 비선형 유한요소 프로그램을 이용하여 강관보강형 다단그라우팅의 지반보강효과와 주변지반의 거동을 검토하기 위하여 지반조건이 터널천단부에 충적층이 분포하여 강관다단그라우팅을 적용한 현장을 대상으로 유한요소 2차원과 3차원 모델로 나누어 해석하였다. 해석 결과 강관보강효과를 분석하기 위해서는 2차원해석보다는 3차원해석이 필수적 임을 알 수 있었으며, 그 효과는 막장부근의 음력집중현상을 골고루 분포시켜주는 강관의 강성에 의하여 안전율이 상대적으로 높아짐을 확인할 수 있었다. 한편 터널천단의 침하량 변화는 터널막장위치가 측정지점에 도달하기 이전에 총예상변위의 40%정도가 발생되며, 막장위치가 측정지점을 통과하여 터널직경정도의 거리에 도달하는 동안 전체예상변위의 60%가 발생될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 강관보강으로 인하여 주변지반의 변위 및 응력의 억제범위는 터널 천단부 즉 깊이비 0.83 에서 0.38범위와 터널막장전방 26(d:터널직경)지점까지 나타나며, 변위억제효과는 총 예상변위량의 약 200정도임을 알 수 있었다.
In this study it was analyzed by 2-D FEM and 3-D FEM to evaluate the ground reinforceing effect of steel pipe reinforced multi -step grouting (SPRG) technique and the behavior of ground in the vicinity using the nonlinear FEM program for the ground condition of alluvium located on the top of tunnel applied by SPRG technique. It was found that the nonlinear 3-D analysis performed better than 2-D analysis in evaluating the usefulness of the SPRG technique, and it was also found that the safety was relatively secured by the stiffness of steel pipe to distribute the concentrated stress in the tunnel faceing. It was reported that the change of settlement on the top of tunnel becomes about 40% of the total expected settlement before tunnel faceing reaches tunnel gauging point, and 60% of the total expected settlement while tunnel facing passes tunnel gauging point and takes a distance about tunnel diameter. With the aid of the SPRG technique the control range of displacement and stress of the ground in the vicinity could be reached up to tunnel top, namely depth ratio from 0.38 to 0.83 or 2D(D : tunnel diameter) before the tunnel facing, and about 20% of settlement control in this particular case was possible.
