서부 산악 교통 노선에서 산악 터널은 토석류의 충격에 쉽게 노출되며, 출입구의 명동 구조물이 특히 심하게 손상된다. 그러나 토석류가 터널 명동 구조물에 미치는 재해 작용 기작은 명확하지 않으며, 이는 토석류의 유체역학적 반응과 명동의 고체 손상 반응을 조화롭게 기술하는 데 어려움이 있다. 이를 위해 유러-라그랑주 결합 수치 방법이 개발되었으며, 비잉엄 모델을 사용하여 토석류의 유체역학적 특성을, 콘크리트 소성 손상 모델을 사용하여 명동 구조물의 응력-변형 관계를 서술하였다. 푸탕 터널 명동 피해 실제 사례를 시뮬레이션하여 토석류 충격 하 명동 구조물의 변형 및 손상 규칙을 규명하였다. 시뮬레이션 결과는 유입면 충격 합력이 충격 속도의 제곱에 비례하며, 명동 손상은 충격 합력 최대치 도달 과정에서 주로 발생함을 보여준다. 최대 변위 위치는 유입 측 벽체에 나타나고, 내면에는 축 방향 인장 균열, 외면에는 박리 손상이 나타난다. 토석류 충격 속도 및 항복 응력이 증가함에 따라 명동 손상이 심화되고 균열이 사선으로 유출 단면 영역까지 확장되며, 라이닝의 불안정 파괴를 초래할 수 있다. 측면 충격에 비해 압정 충격은 명동 손상 정도와 충격 속도에 대한 민감도를 크게 낮출 수 있다. 위 결과는 중국 터널 공사의 토석류 재해 방지 능력 향상을 위해 토석류 발생 위치 및 성분에 대한 현장 조사, 충격 속도 저감 대책 수립, 터널과 산체의 공간 관계 설정을 통한 충격 위치 유도 등이 필요함을 시사한다.

토석류; 명동 터널; 라이닝 손상; CEL 방법; 충격력