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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
15권 2호
초록
본 연구에서는 터널에 대한 내진설계 기준이 처음으로 제정된 1999년 이전에 설계된 현재 운영중인 도로 터널의 지진에 대한 성능을 평가하였다. 이를 위하여 1999년 이전에 설계된 도로 터널 자료를 조사하였으며 이중에서 가장 지진에 취약할 것으로 예상되는 대표 단면을 선정하여 이들에 대한 정밀한 안전성 평가를 수행하였다. 사용된 해석방법은 응답변위법과 동적해석이며 모두 유한차분해석 프로그램을 이용하였다. 응답변위법은 전체영역과 축소된 해석 영역에 대한 해석을 수행하였으며 동적해석은 비선형 해석을 수행하였다. 해석 결과, 축소된 해석영역에 대한 응답변위법과 동적해석의 결과가 매우 유사한 것으로 나타났으며 내진설계가 적용되지 않은 터널들도 재현주기 1000년 지진에 대해서는 안전하며 추가적인 보강은 불필요한 것으로 나타났다.
Abstract
This study evaluates the seismic performance of road tunnels designed before the provisions for seismic design of tunnels were first established in 1999. Extensive design data and site investigation reports are investigated to select tunnels sections that are considered to be most susceptible to seismically induced damage under earthquake loading. Detailed analyses are performed on selected tunnels. The methods used are method of displacement and dynamic analysis. In performing the method of displacement, which is a type of pseudo-static analysis method used for underground structures, full domain and reduced domain modeling were used. The dynamic analyses are performed using finite difference method and using nonlinear constitutive model. Comparisons show that the reduced domain method of displacement match very closely with the dynamic analysis, demonstrating that it is the most suitable method for evaluating the seismic performance of road tunnels built in rocks. It is also shown that road tunnels, for which seismic design were not applied, are safe under the seismic risks corresponding to an earthquake with a return period 1000 years. It is concluded that additional seismic retrofit of tunnels is not necessary.
초록
터널 인근에서 폭발이 일어나 붕괴가 발생될 경우 터널의 기능을 회복시키기 위해서는 파쇄영역에 대하여 빠르게 파악하여야 한다. 본 연구에서는 폭발에 따른 거동을 파악하고 파쇄영역을 빠르게 예측할 수 있는 방법을 서술하였다. 이를 위해 SolidWorks를 이용하여 다양한 3차원 요소망을 작성하고, AUTODYN을 이용하여 폭발해석을 수행하였다. 민감도 분석을 실시하여 해석결과를 이용해 폭발위치 등과 같은 폭발변수가 파쇄부피에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 인공신경망 학습자료로 구축하고, 최적의 학습모델을 선정하고, 파쇄부피와 반지름의 예측결과를 검증하였다. 연구결과, 본 연구에서 서술된 방법이 파쇄영역을 빠르고 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.
Abstract
When collapse occurs due to explosion near a tunnel, fragmentation zone should be quickly comprehended to recover the function of the tunnel. In this study, explosion behavior is to be understood and a method is described for a fast prediction of the fragmentation zone. To this end, the various 3D-meshes were made by using SolidWorks and explosion analyses were performed by using AUTODYN. The influence of explosion variables such as explosion location on fragmentation volume was examined by performing sensitivity analyses and analyzing their results. Also, a training database was established for an artificial neural network analysis, the optimal training model was selected, and the predicted results for fragmentation volume and radius were verified. As a result, it was confirmed that the demonstrated mothed in this study could be effectively used for the fast prediction of fragmentation zone.
초록
성공적인 지하공간 건설을 위해서는 주변 암반의 상태를 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다. 암반의 상태를 평가하는 방법 중에 대표적인 방법으로는 RMR 방법과 Q-system이 있으며, 설계, 시공, 유지관리 등에 적용되고 있다. 하지만 주관적인 시각과 측정 방법의 정확성 문제에 지속적으로 의문이 제기되어 많은 연구자들이 여러 방법을 통해 암반을 평가하고자 연구를 수행하고 있으나, 대부분의 방법이 국한적으로 지반조사 결과와 암반상태를 상관 맺거나 경향성만 보여주고 있다. 본 논문에서는 절리가 존재하는 암반에서 이론적으로 전기장 해석을 하여 유도된 이론식으로 부터 RMR과 전기비저항의 관계를 도출하였다. 또한, 확률론적 접근을 통해, 보다 신뢰성 있는 RMR과 전기비저항 관계를 획득하였다. 기존에 사용되고 있는 방법과 더불어 제시된 방법을 현장에 적용한다면, 현장에서 RMR을 평가하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
It is very important to understand the condition of the surround rock for the successful construction of underground space. Representative methods of estimating the rock mass condition are RMR method and Q-system, and they are applied on design, construction, and maintenance. However, many problems with the accuracy of the measurement method and the subjective viewpoint are questioned continuously, so many researchers have been studied for estimating rock condition from various methods. Most of them show only the local relation and a tendency between site investigation data and rock conditions. In this paper, the relationship between RMR method and electrical resistivity is deducted using the analytical equation derived theoretically from electric field analysis on jointed rock mass. And also, probabilistic relationship between RMR method and electrical resistivity is deducted for the increase of accuracy. If a suggested method is applied with the conventional method for estimating the rock condition, it will be helpful to estimate RMR values on the field.
초록
최근 터널 갱구부와 저토피 구간에 대한 환경 친화적인 터널공법에 대한 관심이 증가하고 있다. 콘크리트 슬래브를 이용한 반개착식 터널공법을 적용한 연구 및 시공사례가 증가하고 있으나, 하중조합 및 아치콘크리트의 단면에 대한 별도의 적용 기준이 없다. 따라서 본 연구에서는 반개착식 공법에 대한 기준을 제시하기 위하여 지반조건과, 터널 상부 지층 두께, 되메움 두께, 상부지반 지표면의 경사 각도를 변화시키는 등의 다양한 조건들에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과들을 회귀분석법으로 분석하고, 유도된 회귀 분석식을 분류하고 정리하여 합리적이고, 경제적이며, 안전한 반개착식 터널 굴착 공법의 기준을 제안하고자 하였다.
Abstract
Recently there has been increased interest for the portal and shallow tunnel for an eco-friendly tunneling method. Semi cut & cover tunnel excavation techniques applied to concrete slab and construction and a growing number of cases, but there is no load combinations and arch concrete cross section for the applicable standards. Therefore, in this study, ground conditions and tunnel overburden thickness, thickness of backfill, overburden surface slope angle changes to a variety of conditions in order to propose standards for the semi cut & cover method was performed numerical analysis. Regression analysis method to the analysis of the results of numerical analysis, and linear regression equations derived to classify and organize a rational, economical, and safe semi cut & cover tunneling method based proposed.
초록
도시지역에 주로 건설되는 지하차도는 기존의 터널과 달리 지표면에 근접한 지반에 시공되어 지하수의 양압력에 의한 구조물 부상 및 손상이 발생할 수 있다. 도심지 지하차도의 기존 설계방법(사하중 증가 또는 영구앵커 등의 부력 대처공법)은 지나치게 안전측인 보수적 설계를 수행하고 있어 시공기간 및 경제적 비용 증가를 초래한다. 최근 이를 보완하는 공법으로 영구배수공법 사용이 증가하고 있으나 대상 토질과 지하수 등을 고려한 적절한 분석과정 없이 선정되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 Y지역에 설치되는 영구배수공법의 일종인 유도배수공법을 대상으로 지반공학적 관점에서 합리적인 설계체계를 수립하기 위해 지하수위 변화, 지하차도 옹벽 높이, 기초지반 조건 등 다양한 매개변수에 대한 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과로부터 유도배수공법은 지하수에 의해 발생하는 양압력을 효과적으로 저감시킬 수 있음을 확인하였다.
Abstract
Urban underground structures at low ground elevations (i.e. shallow substructures) unlike typical tunnel structures are subjected to low overburden and high water pressures. This often causes the underground structures to become damaged. Various conventional methods for the urban underpass structures such as dead weight increasement, round anchors, and tension piles, are significantly conservative and provok concerns about the costly, time-consuming installation process. Recently, permanent drainage system becomes to widely use for supplementing the conventional method’s shortcomings, but, it is applied without the considerations for ground conditions and water table. In this study, therefore, numerical analyses are performed with various parameters such as groundwater level, wall height, and ground conditions in order to establish design guidelines for induced drainage system which is a kind of the permanent drainage method constructed at the Y-area. According to the numerical results, the induced drainage system is very effective in reducing the uplift pressure that acts on the base of underpass structures.
초록
최근 도로터널은 장대화되고 있으며 도심지 등의 장대 대심도 도로터널의 계획이 추진되고 있다. 이러한 장대, 대심도 터널 굴착공법은 NATM과 TBM 공법 등이 있으며 유럽에서는 약 80%, 기타 선진국에서도 약 30%의 교통터널에서 Shield TBM 공법을 적용하고 있다. 하지만 국내에서는 대부분의 장비가 외국에서 고가에 수입되고 있어 국내의 TBM 터널 보급률이 상당히 낮아 NATM 굴착방식이 보편적으로 적용되고 있는 실정이다. TBM 터널의 보급을 늘리기 위해서는 TBM 장비의 국내 수급을 통한 경제성의 확보가 필요하며 이를 위해 표준화된 TBM 구경의 선정이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도로터널의 표준화된 TBM 최적 단면 선정을 위해 교통량에 따라 차로수의 규모 및 내부형상(단층 혹은 복층), 환기방식에 따른 TBM 굴착 내공단면을 활용 방안 등을 검토하여 최적 단면의 산출방안을 제시하고자 하였다.
Abstract
Recently, road tunnels have become longer and the plans for long and deep road tunnel have been underway in urban areas. These long and deep tunnel excavations include NATM and TBM. Shield TBM is applied to around 80% of traffic tunnels in Europe, and approximately 30% of them in other developed countries. However, as much of equipment is imported from foreign countries at high prices and distribution rate of TBM tunnel is considerably low in Korea, NATM excavation method is commonly used. To increase TBM tunnel, it is necessary to do assure economic feasibility with the supply-demand of TBM equipment. For this, the selection of standardized TBM diameter is urgently needed. Therefore, the study aims to estimate the standardized optimum section properties of TBM by examining TBM excavation cross section utilization depending on the volume of traffic, the number of lane and its cross-section type(single or double deck), and ventilation system.
초록
숏크리트의 배합에 스크리닝스를 활용하는 기술이 친환경적인 측면에서 필요할것으로 분석되었다. 따라서, 스크리닝스의 재활용은 단순히 폐자재의 활용에 의미가 있는 것뿐만 아니라, 최근의 양질 모래 부족으로 인한 품질저하를 극복하는 방안이 될 수 있다. 본 연구에서는, 숏크리트용 혼합골재로서 스크리닝스의 활용성을 평가하고자 5개 지역별 스크리닝스에 대한 물리적인 특성과 스크리닝스를 혼합한 잔골재의 물리적인 특성, 그리고 숏크리트용 혼합골재의 입도분포에 미치는 영향을 분석하여 스크리닝스의 종류에 따른 최대 혼입량을 산정하였다.
Abstract
In the mix proportion of shotcrete, it was analyzed as required in terms of eco-friendly technology to take advantage of the screenings. Screenings of recycling can be a solution in order to overcome the quality degradation due to the recent lack of good quality sand as well as the utilization of waste materials. Five regional screening and screening replaced fine aggregates for physical characteristics were analyzed to evaluate the usability screenings as shotcrete's combined aggregate. It was analyzed the effect of particle size distribution in the combined aggregate for shotcrete and maximum replacement was estimated according to the type of screenings.
초록
도심지와 같이 개발가능한 지역이 제한되어 있으면 기존 건물에 인접하여 지반을 굴착하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 경우 지반은 이완되고 따라서 토압에 따라 가시설 벽체에 변형이 발생하므로 인접 구조물의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 모형실험을 통하여 여러 가지 형태의 지반 굴착방법에 따른 인접 지반의 지표면 변위를 산정하고, 이를 수치해석에 적용하여 지표면 침하에 따른 구조물의 변형 양상을 연구하였다. 이렇게 얻어진 구조물 변형 형상 중에서 각 변위와 수평 변형율을 추출하여 최종적으로 인접 구조물의 손상 정도를 평가하였다.
Abstract
When the ground is excavated near the pre-existing structures due to the region restricted condition such as urban area, the ground will be released by the excavation and the temporary wall will be deformed depending on the earth pressure. In this case, issues can be created in terms of stability of pre-existing structures. Firstly, the laboratory model tests were carried out to investigate the ground surface settlement due to the ground excavation according to the excavation methods in this study. Using the ground surface settlement results from model tests, numerical analyses were carried out to study the structure deformation due to the ground excavation according to the excavation methods. Finally, using the structure deformation results from numerical analysis, the damage assessment of structures was carried out by using the strain damage estimation criterion.