Study on the Stability Comparison of Curved Excavation Surface and Conventional Excavation Surface in Roadheader Excavation

로드헤더는 기계식 터널 굴착 장비로 발파가 곤란한 현장에서 많이 적용되며 최근 국내에 도입되어 운영중에 있다. 일반적인 발파굴착 공법에서는 터널 막장이 평면의 형태로 형성되나 로드헤더는 장비의 특성상 오목형 곡면의 막장이 형성된다. 일반적으로 굴진방향의 곡면 형성은 아칭효과로 인해 안정성 측면에서 유리하다고 알려져 있으나 곡면이 형성되는 굴착방식이 시도된 바가 없기 때문에 이를 검증한 연구사례 또한 없었다. 본 논문에서는 3차원 해석을 통하여 로드헤더 장비특성을 반영한 곡면 조건에서의 터널 변위와 막장압 및 지보력을 평면 조건과 비교하였다. 연구결과 곡면굴착이 평면굴착에 비해 천단 하부 지반영역의 감소로 천단 변위가 다소 증가하였으나 막장면 변위나 막장압, 지보재 응력이 감소하는 것이 확인되어 로드헤더 적용시 곡면 막장을 형성하도록 정상적으로 장비를 운영하는 것이 막장 안정성 측면에서 유리하다고 판단된다.