- 권한신청
- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
14권 6호
초록
최근들어 터널건설이 증가하고 있다. 이러한 터널건설 증가와 더불어 터널시공중 붕락발생 빈도도 증가하고 있다. 이와 비례하여 터널 입･출구부 사면부 변상 발생후 터널내부까지 과다변위를 발생시키는 사례 또한 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 터널시공 사례를 분석하여 갱구부 사면변상과 터널내부 변위를 발생시키는 요인들을 조사하였고 그중 특히 국부적인 단층파쇄대와 강우가 직접적인 붕락을 발생시키는 요인으로 분석되었다..
Abstract
Recently, tunnel constructions have been increased in Korea. According to the increment of tunnel constructions, cases of tunnel collapses also have been increased under tunnel construction . Among these tunnel collapses, after a certain amount of time has elapsed due to excessive displacements on slope of tunnel exit or entrance, cases of tunnel collapse have been increased rapidly. Therefore, the case study was conducted in this study to figure out factors effect on the tunnel collapses due to excessive displacements on tunnel exit or entrance slopes. Base on the case study, the fragmental zone of fault and the rainfall were most important factors on the collapse.
초록
본 연구는 국제공동연구인 SKB Task 8에 대한 간단한 소개와 더불어, Task 8a 모델문제를 중심으로 유한차분과 유한체적법의 복합적 해석코드(integrated finite difference method)인 TOUGH2를 이용하여 벤토나이트 완충재와 현장암반의 수리학적 거동특성을 살펴보았다. 이를 위해 벤토나이트-암반의 상호작용을 중심으로 현장암반의 절리유무에 따른 완충재 내의 압력분포 변화 및 재포화 특성을 분석하였고, 벤토나이트 고유 특성인 높은 모세관 압력과 현장암반 내 절리영향을 TOUGH2 코드를 통해 성공적으로 구현하였다. 연구결과, 현장암반 내 절리를 고려함으로써 완충재의 포화속도는 약 2.5～12배 가량 차이가 발생하였으며, 무결암 및 절리암반 모두 완충재의 하단부가 상단부에 비해 포화속도가 상대적으로 빠르게 진행되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 고준위폐기물 처분공 내의 완충재 설계와 관련하여, 완충재 포화 시기예측 및 최적 소요두께 결정 등에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
Abstract
This paper briefly introduces the scope and objectives of SKB Task 8, which is an international cooperative research project. In addition, the hydraulic behaviors of bentonite buffer focusing on the interactions between bentonite and a rock mass with a joint were investigated using TOUGH2 code as part of a sub-mission of Task 8a. The effects of a rock joint and high capillary pressure of bentonite on the re-saturation properties and pressure distribution in a buffer were identified and successfully incorporated in the TOUGH2 code. Based on the numerical results, it was found that the speed of re-saturation in bentonite surrounded by a rock mass with a joint is 2.5 to 12 times faster than that in a condition without a rock joint, while the degree of saturation in the lower part of the buffer material is generally higher than in the upper part in both the cases of with and without a joint. It can be anticipated that the results obtained from this study can be applied to an estimation of the full saturation time and a determination of optimum thickness with regard to the design of the bentonite buffer in a high level waste disposal system.
초록
강재의 강지적인 사용으로 인한 부식 등과 같은 문제점을 보완할 수 있는 대체 재료로서, 섬유강화 복합재료의 활용이 증대되고 있다. 하지만 일반적으로 선형의 섬유강화 복합재료를 아치형인 터널구조물의 부재로서 활용하는 데는 많은 문제점이 대두된다.본 연구에서는 FRP 복합부재의 거동특성 파악을 위해 FRP와 콘크리트 합성부재에 대한 하중재하 실험을 수행하였다. 또한 역학적 거동분석을 위하여 동일 조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 하중재하 실험 및 수치해석결과, FRP와 콘크리트 계면특성을 고려하는 것이 보다 합리적인 해석방법인 것으로 나타났다.
Abstract
Utilization of fiber reinforced polymer(FRP) material has been increased to solve construction material problems such as corrosion, etc. However, there are still many problems in using a linear-shaped FRP material for a tunnel structure with curved section. In this study, the loading tests were performed on the curved FRP-concrete composite material to evaluate its behavior as tunnel support. These tests were based on the result from preliminary numerical analysis on FRP- concrete composite material. Also, additional numerical analysis considering interface characteristics between FRP and cement-concrete was conducted to compare the result of loading test on FRP-concrete composite material. From the results of the loading test and numerical analysis, the analysis method suggested from this study is reasonable to evaluate the mechanical behavior of FRP-concrete composite material.
초록
지속적인 터널 건설의 증가는 터널 내 대기질 관리에 대한 필요성을 점증시키고 있어 측정 및 모델 모사를 통한 터널 내 대기질 거동에 대한 연구를 수행하였다. 남산1호 터널 입구와 출구의 $CO2 농도차는 250 ppm~400 ppm으로 출구쪽이 높았으며 환기를 안 하는 차량 내부의 농도는 외부에 비해 200 ppm~300 ppm 낮게 측정되었다. 교통량이 적을 시 터널 내 유속은 빨라지며 일정한 농도 구배를 나타내고, 교통량이 증가하면 일정치 않은 농도 구배를 나타내는 것으로 나타났다.
Abstract
The need for management of tunnel air quality is imminent considering the rapid increase of number and span of tunnels in Korea. To investigate spatial distribution of $CO2 within tunnels, $CO2 were measured and model simulations were performed in Namsan 1 tunnel. Results show that $CO2 concentrations were 250 ppm to 400 ppm higher in the exit than tunnel entrance. Also, $CO2 concentrations were 200 ppm to 300 ppm lower inside no ventilating vehicle than in the tunnel. Both experimental and model simulation results show that spatial distribution and concentration gradient of air pollutant inside tunnel are highly dependent on traffic density.
초록
본 연구에서는 그라우팅이 실시된 4~5 등급(Q 분류의 1 이하)에 해당 되는 암반 터널을 대상으로, 그라우팅 전 후의 암반 투수계수 및 그라우팅 주입량과 Q분류법의 파라미터들간의 상관관계를 분석해 보았다. 연구 대상 터널의 경우 Q 값이 작을수록 그라우팅 전 암반 투수계수는 커지며, 그라우트의 주입량은 작아지는 것으로 나타났다. 또한 투수계수 및 주입량에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 RQD 및 절리군수(Jn)인 것으로 나타났다. 또한 보통시멘트를 주입재로 한 암반터널 그라우팅 작업에서 투수계수를 $1.0{\times}10^{-8}$ m/sec이하로 낮추는 것은 매우 어려운 것으로 나타났다.
Abstract
In this study, correlations between the rock mass permeability before and after grouting & injection volume and the parameters of Q system were investigated on a grouted rock mass tunnel corresponding to rock class 4 and 5 in terms of Q classification system. As a result, it appears that the lower the Q value is, the higher the before-grouting permeability becomes and the smaller the injection volume of grouting becomes. Also RQD and Jn are the most influencing factors to the permeability of rock mass and the injection volume of grouting. In addition, it turned out that it was very difficult to lower the permeability of rock mass smaller than $1.0{\times}10^{-8}$ m/sec with the ordinary portland cement grout.
초록
도심지내 기존터널을 단면확대 시공하는 경우, 터널내 교통흐름을 유지하기 위하여 '${\sqcap}$'형태의 프로텍터를 설치한다. 터널내 프로텍터를 설치하면 터널 측벽하부에서 작업공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능해 질 수가 있다. 본 연구는 터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트만으로 보강하여 터널단면을 확대된 할 경우, 터널구조물의 안정성과 보강되는 최적의 숏크리트 두께를 제시하는데 목적이 있다. 본 연구를 위하여 3차선 NATM 도로터널을 4차선 NATM 도로터널로 확대 시공하는 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 4차선 NATM 도로터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않은 경우의 천단변위와 상반 내공변위는 록볼트를 시공한 경우와 거의 유사하였다. 다만, 하반 내공변위 및 숏크리트 응력은 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 0.57 mm 및 최대 1,300 kN/㎡ 크게 나타났다. 터널 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않아 추가 발생한 하반 내공변위와 숏트리트 응력은 25 cm인 기본 숏크리트 두께의 20%(25 cm${\rightarrow}$30 cm)만 증가시켜도 저감시킬 수 있다.
Abstract
The protector with the shape of '${\sqcap}$' in cross section can be set up in the tunnel, which can be constructed for enlargement of cross section, to keep traffic flow in the tunnel. It is impossible to install the rockbolt in the side wall of tunnel due to a limited space between the protector and cutting surface of side wall. The objective of this study is to suggest the optimum thickness of shotcrete lining without rockbolt on the side wall and to evaluate the stability of tunnel enlarged. Numerical analysis was performed to evaluate the displacement at the center of tunnel, the convergence of tunnel, and the stress in shotcrete lining in 4-lane NATM road tunnel enlarged from 3-lane NATM road tunnel. The vertical displacement at the center of tunnel and the convergence of crown in the tunnel with rockbolt in the side wall were almost similar to those in the tunnel without rockbolt in the side wall. The convergence of bench/invert and the stress in shotcrete lining without rockbolt on the side wall were greater maximum 0.57 mm and 1,300 kN/㎡ than those with rockbolt in the side wall. The increased convergence and the stress in shotcrete lining can be reduced in incerasing of thickness of shotcrete lining about 20% (5 cm) of standard thickness, 25 cm, of shotcrete lining.
초록
본 연구는 터널의 단면변화구간에서 발생한 손상 미케니즘에 대하여 이루어졌다. 이를 위해 단면변화 구간을 대상으로 다양한 현장조사 및 시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. 현장조사 및 시험 결과, 슬래브 손상에 대한 직접적인 원인을 찾을 수 없었으며, 2차원 수치해석을 수행한 결과 기준 안전율(1.0)을 만족하는 것으로 분석되었다. 추가로 수행한 3차원 수치해석 결과, 기둥 간격의 변화에 따라 슬래브 휨응력 변화를 전달시키지 못해 손상이 발생한 것으로 분석되었다. 보강을 위해 터널내 기둥을 추가하는 방안을 적용하였으며 그 결과, 상부 슬래브 비틀림 형상이 완화되어 보강 효과를 확인할 수 있었다. 단면 변화 구간의 경우 2차원 뿐만 아니라, 3차원으로 영향범위를 고려하여 설계에 반영한다면, 합리적이고 안정적으로 건설 및 유지관리가 가능할 것으로 판단된다. 추후에는 개착터널내 단면변화 구간에서 구조물에 영향을 최소화할 수 있는 보강방안에 대해 연구를 계속하고자 한다.
Abstract
This study made progress about Demage Mechanism of Transition Section in Cut and Cover Tunnel. For this study, Inspection and test was carried out about Transition Section. After this process, Numerical Analysis was accomplished by 2D, 3D. A result of inspection and test, It couldn't find the reason why the upper slab Demage was detected. So 2D Numerical Analysis was conducted. It was analyzed that the Safety Factor(1.0) was satisfied in 2D. But, the result of 3D Numerical Analysis, The reason was found that the Demage on upper slab was caused by moment change. The Moment was changed by column interval transition. For Retrofitting, Column was added under slab in tunnel. It was found that the addition column decreased upper slab deformation. After this study, It could be find that are important 3D Numerical Analysis as well as 2D Numerical Analysis in case of Transition Section. This Study can help developing construction and maintenance about Tunnel. Finally, It's going to study Retrofitting plans which have minimum influence of Transition Section in Cut and Cover Tunnel.
초록
일반적으로 리스크 관리는 리스크 확인, 리스크 분석, 리스크 평가, 리스크 대책, 리스크 재평가를 포함하는 일련의 과정으로 구성된다. 본 논문에서는 쉴드 TBM 터널에서 발생 가능한 리스크 요인들을 여러 문헌 자료와 워크샵을 바탕으로 조사하였다. 리스크 요인들은 지질 요인, 설계 요인, 시공 관리 요인으로 구분되었다. Fault Tree도는 리스크들을 커터, 기계 구속, 배토(굴진), 세그먼트과 관련된 4그룹으로 분류하여 작성되었다. FT도로부터 12가지 리스크 아이템을 확인하고 각각의 발생확률을 구하였다.
Abstract
In general, risk management consists of a series of processes or steps including risk identification, risk analysis, risk evaluation, risk mitigation measures, and risk re-evaluation. In this paper, potential risk factors that occur in shield TBM tunnels were investigated based on many previous case studies and questionaries to tunnel experts. The risk factors were classified as geological, design or construction management features. Fault Tree was set up by dividing all feasible risks into four groups that associated with: cutter; machine confinement; mucking (driving) and segments. From the Fault Tree Analysis (FTA), 12 risk items were identified and the probability of failure of each chosen risk item was obtained.
초록
본 논문에서는 쉴드 TBM 터널에서 적용 가능한 리스크 분석 방법을 연구하였다. FTA 방법을 통해 리스크 아이템과 각각의 발생확률을 확인하고 AHP 방법을 통해 각각의 리스크 아이템의 영향도를 구하였다. 마지막으로 각각의 리스크 아이템의 리스크 레벨을 평가할 수 있었다. 개발된 방법을 EPB 쉴드 터널이 사용된 서울 지하철 현장에 적용하여 리스크 분석 결과가 현장 데이터에 부합하는 합리적 결과임을 검증하였다.
Abstract
In this paper, a risk analysis methodology applicable to shield TBM tunnels was studied. Fault Tree Analysis (FTA) was utilized to identify all risk items and to calculate the probability of failure of each item and Analytic Hierarchy Process (AHP) was used to obtain the impact of each risk item. Finally, a risk level of each risk item can be assessed. Developed methodology is applied to a Seoul subway site in which EPB shield tunnel method was utilized and it was found that risk analysis results matched reasonably well with field data.