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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
15권 4호
초록
본 논문에서는 천매암을 중심으로 저변성퇴적암류에 속하는 암석을 대상으로 암석학적 특징과 풍화도의 상관성에 대하여 분석하였다. 현장 지질조사를 통하여 암석의 풍화도를 결정하였고, 구성암석의 강도 값을 추정하기 위하여 슈미트해머 테스트를 실시하였다. 9개 시료의 현미경 박편 관찰을 통하여 주구성광물의 부피비와 엽리의 간격을 측정하였다. 암석시료의 현미경 분석 결과에 의하면 풍화도가 낮을수록 풍화에 강한 석영성분이 많고, 풍화도가 높을수록 풍화에 약한 운모성분이 많은 것으로 나타났다. 또한 엽리 간격이 좁을수록 강도는 낮고 풍화도는 높은 것으로 나타났다.
Abstract
This study evaluates correlation between petrographic characteristics and weathering grade of low-graded metasedimentary rocks mainly consisting of phyllite. Weathering grade of rock material was determined based on the results of geological survey. The Schmidt hammer test was carried out to obtain estimates of strength of rock materials. Point counting and microscopic observation were also conducted to analyze mineral composition and to measure spacing of foliation for 9 rock specimens. As a result of microscopic analysis, as the weathering grade was lower, the quartz was found more in quantity, consequently making rock stronger against weathering process. On the other side, lower weathering grade of rock resulted in less content of mica which is weak against weathering process. In addition, the rock materials with closer foliation spacing are found to be weaker in strength and have higher weathering grade.
초록
본 연구에서는 터널 갱구사면을 대상으로 사면안정성 및 산사태 위험도를 평가하였다. 먼저 사면안정성 해석을 통해 붕괴위험도가 가장 높은 구간을 선정하고 구체적인 붕괴규모를 파악하였다. 해석결과 해발고도 485～495 m인 구간은 강우시 안전율이 0.99로 불안정한 상태로 나타났다. 이 때 붕괴심도는 최대 2.1 m이며 붕괴 길이는 사면의 경사방향으로 18.6 m로 분석되었다. 해당구간에서 사면붕괴 시 파생되는 사태물질의 이동특성을 실시간으로 분석하고 터널 갱구부에 미치는 영향을 파악하고자 산사태 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 해석결과 사태물질은 7.74 m/sec의 평균속도를 보이며 주로 계곡부를 따라 산 하부로 이동하는 것으로 분석되었다. 사태물질은 산 하부로 갈수록 점차 확산되며 10초 후에 터널 갱구부 위를 지나고 20.2초 후에 산하부에 도달하는 것으로 분석되었다. 특히 터널 갱구부는 사태물질 이동경로의 중심부에 위치하고 있어 산사태 발생 시 직접적인 피해를 받는 것으로 나타났다.
Abstract
In this study, the slope stability analysis and the landslide hazard assessment in tunnel portal slope were carried out. First, we selected highly vulnerable areas to slope failure using the slope stability analysis and analyzed the slope failure scale. According to analyses results, high vulnerable area to slope failure is located at 485～495 m above sea level. The slope is stable in a dry condition, while it becomes unstable in rainfall condition. The analysis results of slope failure scale show that the depth of slope failure is maximum 2.1 m and the length of slope failure is 18.6 m toward the dip direction of slope. Second, we developed a 3-D simulation program to analyze characteristics of runout behavior of debris flow. The developed program was applied to highly vulnerable areas to slope failure. The result of 3-D simulation shows that debris flow moves toward the central part of the valley with the movement direction of landslide from the upper part to the lower part of the slope. 3-D simulation shows that debris flow moves down to the bottom of mountain slope with a speed of 7.74 m/s and may make damage to the tunnel portal directly after 10 seconds from slope failure.
초록
최근 연약지반 터널 현장에 활용되는 슬러리 쉴드 TBM은 굴진면으로 슬러리가 주입됨으로 그 안정성을 확보하는 공법이다. 하지만 간극이 과다하여 슬러리에 의한 폐색이 발생하지 않는 조립질 지반에서는 적용이 어렵기 때문에 첨가제를 혼입하여 사용하기도 한다. 본 연구에서는 첨가제의 역할로서 탄산가스를 주입함으로 슬러리가 주입되었을 때에 간극 내에 탄산가스가 흡착하여 폐색현상을 촉진시키는 효과를 규명하였다. 실내실험 결과 탄산 혼입에 따라 슬러리 쉴드 터널이 적용 가능한 유효입경이 1.0 mm에서 2.6 mm가량으로 증가하였고, 필터계수 가 0.007 sec-1이상인 경우에 탄산에 의한 효과가 발생함을 알 수 있었다.
Abstract
Slurry shield tunnelling ensures stability by pressurizing the tunnel face with the slurry contained in the chamber. It resists water and earth pressure in order to prevent the failure in the tunnel face during tunnel excavation. If the ground is relatively coarse, slurry can not clog the tunnel face and excessive slurry infiltration will occur. In this case chemical compounds or additives should be added to the slurry in order to improve the clogging phenomena at the tunnel face. In this study, the effect of the carbon dioxide gas as an additive to the slurry instead of chemical compounds on the capability of enhancing the clogging in the tunnel face is investigated. Bubbles arising from the carbonate-added slurry are trapped in the soil voids enhancing the clogging capability. This effect is studied in this paper by performing laboratory model tests simulating in-situ conditions, and by adopting the fine particle clogging theory. Tunnel face stability analysis was also performed and it was found that the effective size () of soils which can guarantee tunnel stability utilizing the carbonate-added slurry increased from 1.0 mm up to 2.6 mm. Moreover, Stability analysis showed that the tunnel face is stable if the (deposition coefficient) value is greater than 0.007 sec-1.
초록
성능설계는 건축과 토목분야의 구조물 설계에 대한 키워드로 떠오르고 있는 실정이다. 본 논문에서는 기존의 사양설계로 설계되어 시공 중이던 개착식 터널 구조물의 변형 사례에 대한 사례 연구를 통하여 터널에 대한 성능설계의 필요성을 고찰하고 있다. 이와 더불어 터널의 성능을 세분화하는 방법론을 소개함으로써 성능 기반 설계법 도입에 따른 현장 실무자의 이해를 돕고자 하였다. 해당 사례 연구는 전형적인 지반공학적 역해석 문제로, 상세한 지반조사, 시공 이력 분석 및 수치해석적 방법 등 다각적인 접근으로 변형의 원인을 규명하였으며 시공성 및 경제성을 만족하면서 소정의 성능 확보가 가능한 대책을 제안하였다.
Abstract
Performance-based design is becoming a key word for structure design in architectural and civil engineering spheres. In this paper, the need of the performance-based design, especially for tunnels, was enhanced by case study on the largely deformed cut-and-cover arch tunnel built by the prescribed design. In addition, this paper introduces effective method of subdivision on tunnel performance to help field engineer's comprehension. Case study dealing with the issue of typical backwards problem in geotechnical engineering was examined. First of all, the outline of the damaged culvert as well as the surrounding embankment is in detail described. The background, together with the cause of damage, is discussed based on the results of site investigation. Secondly, it was attempted to elucidate the deformation mechanism of the embankment by means of numerical analysis, and the countermeasures are proposed. Finally, the stability of the embankment with the countermeasures was evaluated.
초록
기존의 연구에서 삼각형 돌출부의 크기 즉 돌출부 길이 및 돌출부 경사각 변화에 따른 전단거동 및 파괴 형상 특성에 대한 광범위한 실험적 연구는 부족하였다. 본 연구에서는 직접전단시험기를 사용하여 삼각형 돌출부의 전단거동에 있어서 돌출부의 길이 및 경사각 특성이 표면 돌출부의 파괴 형상 특성에 미치는 영향을 규명하고자 한다. 이를 위하여 돌출부 길이는 4가지로 변환하였고, 수직응력은 3가지로, 그리고 돌출부 경사각은 3개의 각도로 변환하면서 총 36회의 시험을 수행하였다. 시험을 수행한 시편은 3차원 형상측정기를 사용하여 파괴 형상 특성을 정량적으로 분석하였다. 이러한 시험을 통하여, 수직응력 변화에 따른 돌출부의 파괴 형상 특성을 조사하였다. 또한 각각의 경사각에서 돌출부의 길이를 변화시켜 시험을 수행함으로써, 특정 수직응력 하에서 돌출부가 파괴되는 길이 및 높이를 정의하였다.
Abstract
Most of previous studies have insufficiently investigated the shear behavior and fracturing characteristics, experimentally in respect to the change of size of tooth-shaped surface asperity such as length and slope angle in a broad range. This study investigates the influence of the length and slope angle of a tooth-shaped surface asperity on the fracturing characteristics and the interface shear strength by using direct shear test apparatus. A total of 36 interface direct shear tests were conducted by changing the three types of slope angle of surface asperity, four type of length, and three types of normal stress. The shape of fractured surface after the test was quantified by using a three-dimensional surface roughness measurement apparatus. Through the experimental test results, the characteristics of fractured shape of surface asperity according to the normal stress were investigated. In addition, fractured length and height were quantified at each slope angle of surface asperity under a certain normal stress condition.
초록
본 연구에서는 주방식 지하구조물의 안정성을 좌우하는 무지보 암주의 거동을 수치해석에 의해 검토하였다. 암주의 강도를 추정하기 위해 기존 연구들에서 제시된 경험식들을 수치해석 결과와 비교․분석하였다. 분석 결과, 암주의 폭이 높이보다 커질수록 암주 강도와 암반 강도의 비율이 증가하여 안정성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 특히, 본 연구의 해석조건에서는 암주의 폭과 높이의 비율이 약 1.5 이상이면 무지보 암주의 강도가 암반의 압축강도보다 크게 얻어졌다. 또한 암주의 형상 조건에 따라 수치해석 결과와 유사한 결과를 산출하는 경험식이 다소 상이하여, 현장자료 기반의 경험식을 활용하기 위해서는 암주의 형상 조건에 따라 적합한 경험식을 적용하는 것이 필요하다.
Abstract
This study aims to evaluate the mechanical behaviors of unsupported rock pillars in a room-and-pillar underground structure by a series of numerical analyses. In addition, rock pillar strengths estimated by a few empirical equations proposed for underground mines are compared with those from numerical analyses. Based on the results from the numerical analysis, the ratio of pillar strength to rock mass strength increases as the ratio of the width of a pillar to its height becomes bigger. It means that higher ratio of pillar width to its height is much more favorable for stabilizing a room-and-pillar underground structure. Especially, unsupported pillar strengths estimated from numerical analyses are higher than rock mass strength when the ratio of pillar width to height is approximately over 1.5. It is also found that the choice of an empirical equation appropriate for a given geometric condition of a pillar is important for its feasible application to the stability analysis of a pillar in the room-and-pillar method.