본 연구에서는 사질토 지반에 설치한 원형수직터널에서 아칭효과를 고려한 토압의 거동 특성을 분석하기 위해 실제의 응력상태를 재현할 수 있는 원심모형실험(centrifuge model test)을 수행하였다. 이를 위해 직경 6.0m, 높이 15.0m의 원형수직터널을 대상으로 축소모형 실험체를 제작하였으며, 중력장 75G를 가속하여 2회 반복실험을 수행하였다. 더불어, 지반굴착에 따른 토압의 거동특성과 크기를 분석하기 위하여 모형 수직터널 벽체를 2단으로 분리하여 굴착효과를 모사하였으며, 그 결과를 선행연구에서 제안한 이론토압식과 비교하였다. 실험결과, 원형수직터널에 작용하는 토압은 기존의 2차원(Ko) 토압에 비해 약 70% 가까이 전토압이 저감되는 효과가 관찰되었으며, 이는 3차원 아칭효과에 의해 토압이 경감된 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to analyze earth pressure acting on a circular shaft-tunnel considering arching effect by centrifuge modeling test on sands. The centrifuge testing method provides a way to model an in-situ stress state condition with a stress gradient within a laboratory specimen. A small-scale model of circular shaft-tunnel, which has a real diameter of 6.0 m and height of 15.0 m, was designed and tested twice under 75g-level. Additionally, an effect of excavation was presented by separating two segments of circular shaft wall to find behavioral properties and strength of earth pressure along with excavating ground. The test results were compared with those of the proposed earth pressure equation. The test results showed that earth pressure decreased by about 70% in comparison with existing two-dimensional earth pressure. This fact might be attributed to three-dimensional arching effects.
