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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
15권 1호
초록
강섬유 보강콘크리트는 NATM 터널의 숏크리트와 세그먼트 등 라이닝에 주로 적용된다. 터널화재시 라이닝은 화재에 직접적으로 노출되기 때문에 고온노출시 SFRC의 성능변화는 매우 중요하다. 본 연구에서는 고온에 노출된 강섬유보강콘크리트의 인장성능을 DPT 실험을 통하여 검토하였다. 고온 노출온도, 강섬유 혼입률 및 종류가 파괴형태, DPT 인장강도, 실험의 변동계수에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과, 강섬유 보강으로 인한 잔존인장강도의 증가를 확인하였으며, 혼입률이 증가할수록 효과적임을 확인하였다. 그러나, DPT 인장강도는 고온노출로 인한 파괴면의 변화를 고려할 수 없기 때문에 파괴에너지의 고찰이 필요한 것으로 판단된다.
Abstract
Steel fiber-reinforced concrete (SFRC) is widely used for tunnel lining structure such as shot-crete in NATM tunnel and segment in TBM tunnel. In tunnel fire accidents, structural performance of a lining is very important because the lining is the structure that directly exposed to fire. In this study, the effects of high temperatures, mix ratios and types on failure pattern, DPT tensile strength and coefficient of variation were investigated through Double Punch Tests (DPT) of SFRC subjected to high temperatures. In the results, it is confirmed that the residual DPT tensile strength increases as for SFRC and this is more in SFRC with higher mix ratio. But, the equation for evaluation of DPT tensile strength does not involve the number of failure surfaces SFRC specimens subjected to high temperatures, therefore, it is required to investigate more fracture energy in DPT tests.
초록
현재 다양한 탄성파 기반의 물리탐사 기법들이 지반조사를 위해 널리 이용되고 있는데 이는 지반의 동적 특성들이 공학적 물성과 상관관계를 갖기 때문이다. 하지만, 지반공학적 물성치들의 고유한 비균질성이 탄성파 속도 및 진폭 등의 전파 특성에 영향을 미침에도 불구하고 그에 대한 고려가 안되고 있는 실정이다. 그래서, 본 연구에서는 지반의 고유한 비균질성이 탄성파 전파특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 추계론적 수치해석 방법을 적용하였다. 탄성파의 도달 시간 변화와 파두 특성에 주안점을 두어 분석을 수행하였다. 지반의 공간적 상관 거리와 파장과의 상관성 및 탄성파 전파거리와 파장과의 상관성이 탄성파의 도달 시간 변화에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. Turning band method를 적용하여 변동계수의 범위가 10 ~ 40%인 다양한 비균질 강도를 갖는 지반을 유한차분 그리드에 생성하였다. 유한차분법을 이용하여 비균질 지반에서 탄성파의 전파를 시뮬레이션하였고, 추계론적 기법으로는 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 적용하였다. 추계론적 수치해석 결과, 지반의 비균질 강도가 증가함에 따라 탄성파의 파두 형상의 일그러짐이 현저하게 발생하였고, 그에 따라 탄성파의 도달 시간도 지연되는 것으로 나타났다. 지반의 공간적 상관 거리와 파장과의 상관성 및 탄성파 전파 거리와 파장과의 상관성은 탄성파의 도달 시간 변화와 긴밀한 상관성이 있는 것으로 나타났다.
Abstract
Various elastic wave-based site investigation methods have been used to characterize subsurface ground because the dynamic properties can be correlated with various geotechnical parameters. Although the inherent spatial variability of the geotechnical parameters affects the P-wave propagation characteristics, ground heterogeneity has not been considered as an influential factor. Thus, the effect of heterogeneous ground on the travel-time shift and wavefront characteristics of elastic waves through stochastic numerical analyses is investigated in this study. The effects of the relative correlation lengths and relative propagation distances on the travel-time shift of P-waves considering various intensities of ground heterogeneity were investigated. Heterogeneous ground fields of stiffness (e.g., the coefficient of variation = 10 ~ 40%) were repeatedly realized in numerical finite difference grids using the turning band method. Monte Carlo simulations were undertaken to simulate P-wave propagation in heterogeneous ground using a finite difference method–based numerical approach. The results show that the disturbance of the wavefront becomes more significant with stronger heterogeneity and induces travel-time delays. The relative correlation lengths and propagation distances are systematically related to the travel-time shift.
초록
본 논문은 지하철 터널 유지관리 계측센서의 총 손망실율을 산정하기 위해 국내와 국외의 지하철 터널구조물에 설치되어 운영 중에 있는 유지관리 계측센서의 손망실 현황을 조사하고 분석을 실시하였다. 지하철 터널 유지관리 계측센서 설치 후 5～6년 경과된 시점을 기준하여 총 손망실율은 서울지하철5,6,7호선에서 14.2%, 서울지하철9호선1단계구간에서 14.8%, 영국의 Channel tunnel에서 13.9%로 모두 15%에 근접하게 나타났다. 따라서 지하철 터널 유지관리 계측센서의 총 손망실율은 잠정적으로 15%로 설정하여 설계에 반영하는 것이 타당한 것으로 판단되며, 향후 장기간의 경과년수에 따른 계측항목별 손망실율 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Abstract
In this study, the total loss and damage ratio of maintenance monitoring which is installed and operated in the domestic and foreign tunnel structure is researched and analyzed for estimating the loss and damage ratio of maintenance monitoring sensor of subway tunnel. The total loss and damage ratio at the elapsed time of 5-6 years after installation is 14.2% in the Seoul metro line no.5,6 and 7, 14.8% in the section 1 of the Seoul metro line no.9, 13.9% in the Channel tunnel of England and all of them are close to 15%. Therefore, it is reasonable to reflect that the total loss and damage ratio of maintenance monitoring sensor of subway tunnel is estimated provisionally 15% on design, and hence the study of the loss and damage ratio with the number of elapsed years in long-term by the measurement category will be needed.
초록
터널과 매우 인접해 폭발이 일어날 경우 터널의 기능을 회복하기 위해서는 발생된 버력을 신속히 외부로 처리하여야 한다. 본 연구에서는 폭발에 의해 발생된 버력량을 파악하여, 터널 외부로 처리하는 데 걸리는 시간을 예측하는 방법론을 제시하고자 하였다. 이를 위해 SolidWorks를 이용하여 3차원 요소망을 작성하고, AUTODYN을 이용하여 폭발해석을 수행하였다. 터널과 해석결과로부터 얻어지는 파쇄영역과의 관계에 근거하여 유입되는 버력량을 이론적으로 산정하는 방법을 제시하였다. 또한 건설장비의 선정에 따라 버력을 처리하는 데 걸리는 시간을 예측하고 결과들을 비교·분석하였다. 연구 결과, 터널 내부로 유입되는 버력량은 터널과 파쇄영역의 관계를 4가지로 분류하고, 구분구적법을 이용하여 효과적으로 산정될 수 있음을 확인하였다. 또한 폭발위치가 터널 갱구와 굴착면에 가까울수록, 또한 중심선으로부터 벗어날수록 버력량이 감소해 처리시간이 줄어드는 것을 확인하였다.
Abstract
When a bomb explodes near a tunnel, generated muck should be quickly moved outside for rehabilitation of the tunnel. In this study, the amount of muck generated by an explosion was estimated and a methodology was presented for the prediction of the muck hauling time. To this end, 3D-meshes were made by using SoildWorks and blasting analyses were performed by using AUTODYN. A method was suggested to calculate theoretically the amount of muck which inflows into a tunnel based on the relationship between the tunnel and the fragmentation zone obtained from the analysis results. Also, muck hauling times were predicted based on the selection of construction equipment and the results were compared and analyzed. As a result, it was convinced that the amount of muck flowing into the tunnel could be effectively calculated by classifying the relationship between a tunnel and the fragmentation zone into 4 cases and using the mensuration by parts. Also it was confirmed that the closer blasting location is to the portal and the excavation surface of a tunnel, and the more blasting location deviates from the center line of the tunnel, the lesser amount of muck occurs and thus the muck hauling time decreases as well.
초록
기존 발파를 이용한 암반굴착 공법은 효율적이나 심각한 수준의 발파진동 및 여굴/미굴을 발생시킨다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 워터젯 절삭기술을 이용하여 터널 계획선을 따라 자유면을 형성한 후 발파하는 공법을 제안하고 있다. 제안공법은 (1) 발파진동/소음을 저감시키고, (2) 여굴/미굴을 최소화 시키고, (3) 굴착효율 극대화가 가능하다. 제안공법의 효과를 검증하기 위해 기존에 널리 쓰이고 있는 스무스 블라스팅(smooth blasting) 공법을 실험 대조군으로 설정하여 동일한 조건에서 현장실험을 수행하였다. 실험결과, 발파 진동은 최대 55% 감소하고 여굴/미굴은 거의 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 또한 굴착효율은 기존공법에 비해 뛰어난 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제안하고 있는 워터젯 자유면을 이용한 암반 발파공법은 도심지 굴착공사뿐만 아니라 지하구조물 구축공사에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
The conventional blasting method generates serious blasting vibration and underbreak/overbreak in spite of its high efficiency for rock excavation. To overcome these disadvantages, this paper introduces an alternative excavation method that combines the conventional blasting process with the free surface on the perimeter of the tunnel face using waterjet cutting technology. This proposed excavation method has advantages of (1) reducing vibration and noise level; (2) minimizing underbreak and overbreak; and (3) maximizing excavation efficiency. To verify the effects of the proposed excavation method, field tests were performed with a smooth blasting method at the same excavation conditions. Test results show that the vibration is reduced by up to 55% and little underbreak/overbreak is generated compared with the smooth blasting method. In addition, the excavation efficiency of the proposed method is greater than that of the smooth blasting method. The proposed blasting method with a free surface using waterjet cutting can be applied to urban excavation construction as well as to underground structure construction.
초록
본 연구에서는 새로운 형태의 강섬유로 보강된 숏크리트의 현장 적용성을 평가하기 위한 기초연구로 형상을 개선한 강섬유의 이론적 검토 및 역학적 특성실험을 실시하였다. 강섬유보강 숏크리트 강도에 영향을 주는 강섬유 부착계수 식을 이용하여 형상을 개선한 강섬유의 부착계수를 구하고 후크형 강섬유와 형상을 개선한 강섬유를 비교하였다. 역학적 특성실험에 사용한 시료는 기존의 후크형 강섬유보강 숏크리트 및 형상을 개선한 강섬유보강 숏크리트이며, 이들 시료를 이용해서 역학적 특성을 분석하기 위해 리바운드 실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 형상을 개선한 강섬유보강 숏크리트가 기존 강섬유보강 숏크리트에 비해 강도특성이 향상됨을 확인했다.
Abstract
This paper presents the fundamental study on the field applicability of new-type steel fiber improved the existing shape. In this study, the theoretical reviews and the laboratory test programs were carried out to evaluate the mechanical characteristic of the new-type of steel fiber. The steel fiber sticking coefficient of new-type steel fiber was estimated from the test results. The laboratory scaled shotcrete rebound tests were also performed to analysis the field applicability of New-type steel fiber shotcrete and the mechanical behaviour of New-type steel fiber shotcrete were compared with that of the existing steel fiber shotcrete. It was found that the strength characteristic of New-type steel fiber shotcrete was increased.