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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
13권 6호
초록
원형수직터널의 시공시 지하수가 존재하는 경우 굴착에 의해 지하수의 흐름이 발생되어 추가적인 힘이 작용하게 된다. 원형수직터널의 지하수의 흐름은 일반적인 수평터널과 달리 깊이방향으로 다르게 작용되며, 수직터널의 벽체에 경사방향으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 원형수직터널에 작용하는 침투력의 영향을 파악하기 위해 깊이에 따라 변하는 경사방향의 흐름성분을 수직과 수평방향으로 나누어 각각을 이론식에 적용하였다. 지하수가 영향을 미치는 범위는 토압을 야기하는 이완영역과 같은 것으로 가정하여 이론식을 유도하였다. 침투력에 의해 발생되는 추가적인 힘으로 인하여 원형수직터널의 이완영역에 작용되는 응력이 달라짐에 따라 침투력을 고려한 토압계수 산정식과 원형수직터널 벽체에 작용하는 응력 산정식을 본 연구를 통해 제안하였다. 가상지반을 설정하고 제안식을 적용한 결과, 침투를 고려하지 않은 건조한 지반에 비하여 수직방향응력은 약 1.4배, 토압은 2.5배 증가하는 결과를 보였다. 침투해석을 통하여 “유효응력+침투력”으로 구한 값과 제안식을 이용
Abstract
When a circular vertical shaft is constructed below the groundwater level, additional forces caused by groundwater flow besides horizontal effective stresses will act on the wall. The inward direction of the groundwater flow will be inclined to the vertical wall and its direction will change depending on the wall depth. In this paper, to figure out the effect of seepage forces acting on the circular vertical shaft, the slope of the inclined flow varying with the depth is divided into vertical and horizontal components to derive the coefficient of earth pressure considering the seepage pressure and to obtain the vertical stress by taking the seepage pressure into account. The control volume in this study is assumed to be the same with that of the dry ground condition within which the earth pressure is acting on the wall by the creation of the plastic zone during shaft excavation. An example study shows that the vertical stress increases by about 1.4 times and the horizontal earth pressure increases up to 2.5 times compared to the dry ground condition. The estimated values from the proposed equation considering seepage forces and the calculated values from numerical analysis with “effective stress+seepage force” show similar values, which verifies appropriateness of the proposed equation to estimate the earth pressure under the seepage condition
초록
도로터널의 환기 시스템은 차량 화재시 안전한 대피환경을 조성하는데 중요한 역할을 하며 종류환기방식과 횡류환기방식으로 대별된다. 본 연구에서는 횡류환기방식에서 대배기구방식에 대한 터널내 풍속, 배연풍량, 개방되는 배기구의 위치에 따른 유동가시화에 대하여 선행 연구와 FDS 시뮬레이션에 의한 결과를 비교하여 연기의 이동특성을 고찰하였다. 그 결과, 연기발생량(Vc=0)에 따른 배연풍량을 제어하여 연기를 피난허용범위 250 m 이내로 제한할 수 있었으며, 터널 풍속이 1.75 m/s 와 2.5 m/s일 때 배연풍량은 각각 173 m3/s, 236 m3/s 을 초과하여만 연기이동 거리가 250 m로 제한할 수 있었으며 화재지점 가까이에 있는 2개의 배기구를 동시에 개방하는 경우가 배연의 효과가 현저하게 높게 나타났다.
Abstract
The smoke control system plays the most important role in securing evacuation environment when a fire occurs in road tunnels. Smoke control methods in road tunnels are classified into two categories which are longitudinal ventilation system and transverse ventilation system. In this study it is intended to review the characteristics of smoke behavior by performing numerical analysis for calculating the optimal smoke exhaust air volume with scaled-model and simulation when a fire occurs in tunnels in which transverse ventilation is applied, and for obtaining the basic data required for the design of smoke exhaust systems by deriving optimal smoke exhaust operational conditions for various conditions. As a result of this study, when the critical velocity in the tunnel is 1.75 m/s and 2.5 m/s, the optimal smoke exhaust air volume has to be more than 173 m3/s, 236 m3/s for the distance of the smoke moving which can limit the distance to 250 m. In addition, in case of uniform exhaust the generated smoke is effectively taken away if the two exhaust holes near the fire region are opened at the same time.
초록
지중에 건설되는 터널은 대부분 지하수위 하부에 위치하므로 지하수 처리문제는 터널의 장기운영에 있어 매우 중요하다. 배수형 터널의 경우 수리기능이 원활하면 라이닝에 수압이 작용하지 않으나 장기 운영으로 인해 배수시스템의 열화가 진행되면서 라이닝 배면에 잔류수압이 작용할 수 있다.본 연구에서는 배수재 및 배수공 폐색 조건에 따른 터널에 작용하는 수압분포를 ICFEP프로그램을 활용하여 수치해석적으로 고찰하고 현재 적용중인 잔류수압과의 비교 분석을 통해 라이닝에 작용하는 합리적인 잔류수압 적용 방안을 검토하였다.
Abstract
Control of ground water is one of the most important factors for long-term operation of tunnel because most of tunnel is located under the ground water level. In case of drainage tunnel, there is no pore water pressure on the lining when the drained system is properly working. After long-term operation, however, residual pore water pressure can be developed on the lining due to the deterioration of the drainage system. In this study, the water pressure distribution under obstruction condition of drainage material and conduit on the tunnel is numerically investigated using the ICFEP program and compared with the current being applied to the residual water pressure for rational application plan of residual water pressure on the tunnel linings.
초록
일반적으로 터널 시공현장에서는 계측된 천단 및 내공변위와 계측관리기준을 비교하여 터널의 안정성을 판단한다. 현재 계측관리기준은 지반조건, 터널단면의 크기, 시공방법, 지보재량 등을 고려한 경험을 통해 세워지고 있는 실정이다. 따라서 새로운 계측관리기준으로 한계변형률을 이용하는 방법에 대한 연구가 다수 수행되었다. 그러나 대부분의 연구는 일축압축강도실험에서 얻어진 한계변형률을 기준으로 삼고 있어 실제 터널 굴착 시 발생하는 응력의 증가 및 종방향 아칭에 의한 암반 손상을 고려하지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 대표 암종인 화강암과 편마암의 한계변형률 특성을 조사하기 위하여 일축압축강도실험과 응력의 증가 및 종방향 아칭을 고려한 손상제어실험을 수행하였다. 손상제어실험에서 얻어진 한계변형률은 일축압축강도실험에서 얻어진 한계변형률보다 다소 작게 나타났다. 이는 일축압축강도실험에서 얻은 한계변형률은 터널 굴착 시의 응력이력을 고려하여 다소 감소시켜야 한다는 것을 의미한다. 또한 대심도 터널에서 흔히 발생하는 취성파괴를 평가하기 위한 손상한계변형률을 제안하였다.
Abstract
In general, the tunnel stability during excavation is assessed by comparing measured displacements at roof and sidewall to control criteria. The control criteria were established based on past experience that considered ground conditions, size of the tunnel cross section, construction method, supports etc. Therefore, a number of researches on the control criteria using the critical strain have been conducted. However, the critical strain obtained from uniaxial compression tests have drawbacks of not taking damage in rock mass due to increase of stress level and longitudinal arching into account. In this paper, damage-controlled tests simulating stress level and longitudinal arching during tunnel excavation were carried out in addition to uniaxial compression tests to investigate the critical strain characteristics of granite and gneiss that are most abundant rock types in Korean peninsula. Then, the critical strains obtained from damage-controlled tests were compared to those from uniaxial compression tests; the former showed less values than the latter. These results show that the critical strain obtained from uniaxial compression tests has to be reduced a little bit to take stress history during tunnel excavation into account. Moreover, the damage critical strain was proposed to be used for assessment of the brittle failure that usually occurs in deep tunnels.
초록
본 논문에서는 EPB Shield TBM장비에서 사용되는 체임버 내의 토압을 제어하고 막장의 안전을 유지하는 버력처리시스템인 스크루 컨베이어를 축소 제작하여 실내모형 실험을 실시하였다. 본 실내모형 실험에서 고려한 실험조건은 스크루 각도, 스크루 피치간격 및 스크루 회전수등 이며, 조건별 시험결과인 단위시간당 버력량을 비교․분석 하여 버력처리시스템이 최적의 성능을 발휘 할 수 있는 조건을 제시하였다. 최종적으로, 본 실험결과로부터 버력이 역류하지 않는 최적의 스크루 각도, 스크루 회전수 그리고 스크루 간격 조건을 도출할 수 있었다.
Abstract
The screw conveyor system installed in EPB Shield TBM chamber was manufactured in small scale for pilot test to investigate the tunnel muck hauling system that could control the earth pressure and support face thrust force. In this experimental study, there were three different test conditions that include screw angles, screw pitch, and screw RPM. Through analysis on test results based on the muck hauling amount per unit time from screw conveyor, the optimum conditions of screw conveyor were proposed to be efficiently performed by the muck processing system. Finally, this study provided the meaningful results such as optimum screw angle, screw RPM, and screw pitch for anti-reverse flow of muck hauling.
초록
본 연구에서는 암반대응형 TBM의 소요 사양 산출과 커터헤드 설계를 위한 통계모델을 도출하고자 하였다. 이를 위하여 다양한 암반 조건에서 수집된 871개의 TBM 굴진자료와 51개의 암석 선형절삭시험 결과에 대해 다변량 회귀분석을 실시하여, 다양한 암석 특성과 절삭 조건을 고려한 최적 모델을 도출하였다. 회귀분석을 통해 도출된 설계모델들을 2개의 쉴드터널 현장에 적용한 결과, 커터 관입깊이, 커터 작용력 및 커터 간격과 같은 TBM 핵심 설계항목의 예측결과들이 실제 현장의 굴진결과와 잘 부합되는 것으로 나타났다.
Abstract
This study aims to derive the statistical models for the estimation of the required specifications of a rock TBM as well as for its cutterhead design suitable for a given rock mass condition. From a series of multi-variate regression analysis of 871 TBM driving data and 51 linear rock cutting test results, the optimum models were newly proposed to consider a variety of rock properties and mechanical cutting conditions. When the derived models were applied to two domestic shield tunnels, their predictions of cutter penetration depth, cutter acting forces and cutter spacing were very close to real TBM driving data, showing their high applicability
초록
강섬유보강 콘크리트는 숏크리트와 쉴드터널 세그먼트 등에 널리 이용되는 건설재료이다. 강섬유와 이형철근이 동시에 보강된 콘크리트 구조물에서 강섬유와 철근의 부식은 장기적 내구성능에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 이러한 구조물의 부식 가능성과 침투성능에 대한 적정한 평가가 가능한 방법의 도출이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 강섬유와 철근이 동시에 보강된 콘크리트의 부식평가방안에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 강섬유의 혼입량, 이형철근의 부식 유무 등을 변수로 실험체를 제작하였으며, 각 변수 등이 표면전기저항치에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과, 강섬유는 전류의 교란을 발생시켜 표면전기저항치를 크게 저하시키는 것으로 확인되었다. 또한 강섬유가 3% 이상 혼입이 되면, 내부 이형 철근의 부식상태 및 부식가능성에 대한 평가가 불가능한 것으로 판단된다.
Abstract
Steel Fiber Reinforced Concrete(SFRC) are widely used for tunnel structures such as shotcrete and segments. Corrosion of steel fibers and steel reinforcements may affect on the long-term durability of the concrete structures with steel fibers and reinforcement. Therefore, a study on the feasible method to evaluate corrosion possibility and permeability of the concrete structures is required. This experimental study examines the effect of steel fibers and internal reinforcement on the surface resistivity. Steel fiber mix ratio and corrosion of internal reinforcement were considered as variables. In the results, steel fibers significantly reduce the surface resistivity due to those conductive characteristic. In the case of 3% mix ratio, it was difficult to evaluate rate and permeability of corrosion due to the great reduction of resistivity by mixing of steel fibers.