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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
16권 2호
초록
최근 국내에서는 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)을 이용한 터널 굴착에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 쉴드 TBM 터널은 비배수 터널로써 세그먼트 이음부에서 누수가 발생할 경우에는 터널의 사용성 및 안정성에 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 첫째로 쉴드 TBM 터널의 세그먼트 시공 시 시공오차 및 세그먼트 과다변형에 의한 수팽창 지수재의 방수 성능 변화를 알아보았고, 두 번째로 지하수와 해수에 있을 수 있는 황산염과 염화물에 의한 수팽창 지수재의 내구성 저하를 알아보았다. 시험결과, 체결각 불합치가 2°이상으로 시공 오차가 발생한 경우에는 수팽창 지수재의 차수 능력을 기대하기는 어려운 것으로 판단된다. 또한 수팽창 지수재가 황산마그네슘 용액에 장시간 노출될 경우에는 지수재의 내구 성능에 문제가 있을 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
The interest in the use of shield TBM (Tunnel Boring Machine) on the tunnel excavation has been increased rapidly in Korea. The shield TBM tunnel is generally designed as non-drainage tunnel. Consequently, if water leakage through the segment joints happens, big problems on the usage and stability of tunnel can be occurred. In this study, the variation of waterproof capacity of hydrophilic waterstop by the construction error and excessive displacement of segment was studied firstly. Secondly, the decrease of durability of hydrophilic waterstop by the sulphate and chloride contained in the groundwater and seawater was investigated. The results showed that if the angle discordance at the segment joints is beyond the 2 degree, the proper waterproof capacity of hydrophilic waterstop can not be guaranteed. In addition, if the hydrophilic rubber waterstop is exposed to the sulphate for a while, the proper durability of hydrophilic waterstop can not be expected.
초록
본 연구에서는 지반 및 현장조건을 고려한 TBM 선정방법을 제시하였다. 지반, 환경, 가격조건별로 TBM 선정에 영향을 미치는 인자와 굴착장비를 선정･분류 하였다. 선정된 영향인자와 장비 간 가중치를 AHP기법을 적용하여 산정하였다. 선정된 영향인자의 분석결과 기본요소에서는 지반조건이 가장 중요한 영향요소로 확인되었으며, 세부요소로서 암반조건에서는 강도, 토사지반조건에서는 수압이 가장 중요한 인자로 확인되었다. 주변 환경조건에서는 시공성에 영향을 줄 수 있는 주변구조물 인접여부가 중요한 인자로 확인되었다. 마지막으로 도출된 각 영향인자별 가중치를 토대로 굴착현장에 적용 가능한 TBM을 선정하고 도출결과와 실제 현장에 적용된 장비의 비교를 통하여 본 연구에서 제안하는 방법에 대한 검증이 이루어 졌다.
Abstract
In this study, TBM selection methods to meet soil and site conditions were presented. Factors and excavation equipment affecting TBM selection by soil and environmental condition were selected and classified. Weights between equipment and influencing factors selected were calculated by applying the AHP (Analytic Hierarchy Process) method. The results of the analysis influence factors, Ground condition was a major factor in objective factors and strength was a major factor in the hard condition of criteria factors and water pressure was a major factor in the soft ground condition of criteria factors. In Environment condition, existence of adjacent structures was evaluated more important than existence of feasible site. Lastly, Adequacy was verified through the deduction of results that coincide with input equipment by applying derived weights to actual site conditions.
초록
본 연구에서는 숏크리트의 품질을 안정적으로 만들기 위해 초기 및 장기강도성능을 향상시킨 개량형 C12A7계 광물계 급결제의 성능 평가를 실시하였다. 개량형 C12A7계 광물계 급결제는 기존 급결제들이 가지고 있는 장기강도 저하를 극복하고자 개발되었다. 개량형 C12A7계 광물계 급결제의 혼입량에 따른 성능을 평가하기 위해 실내에서 응결시간, 압축강도 및 휨강도를 실시하였다. 실험결과 응결시간은 개량형 C12A7계 광물계 급결제를 6%이상 사용하였을 때 기존 C12A7계 광물계 급결제에 비해 초결은 느리지만 종결은 빠르게 나타났다. 압축강도 및 휨강도는 기존의 C12A7계 광물계 급결제가 초기재령 3시간, 1일에서는 높게 나타났지만 7일 이후로 갈수록 개량형 C12A7계 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 강도가 증가하였다. 또한 실내실험에서 도출된 최적혼입률을 적용하여 현장 적용성을 평가하였다. 현장실험으로는 리바운드, 압축강도 및 휨강도를 실시하였다. 현장실험 결과` 실내실험과 같이 개량형 C12A7계 광물계 급결제를 사용한 숏크리트의 장기강도성능이 우수하게 나타났다.
Abstract
This study was performed to evaluate the performance about Improved C12A7 based mineral accelerator (ICM) increased in initial and long-term strength. ICM was developed to overcome the long-term strength decrease in existing accelerator. To evaluate the performance of ICM according to addition rate, setting time, compressive strength, and flexural strength tests were conducted in laboratory. In results, initial setting time was slower, final setting time was faster than existing C12A7 based mineral accelerator (CM) when usage of ICM 6%. In compressive and flexural strength, existing CM was higher than ICM at 3hours and 1day. After 7days, strength of shotcrete using ICM was increased. Rebound test, compressive strength and flexural strength test with optimum addition rate through the laboratory test were conducted in field. Field experiment results were the same as laboratory test. Long-term strength performance of ICM was superior to existing accelerator.
초록
본 연구의 목적은 전기비저항을 사용한 터널 굴착면 전방의 이상지반 탐사 시 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측하기 위한 하모니서치(Harmony Search, HS) 알고리즘의 적용과 역해석 정확성의 검증이다. 가우스법칙(Gauss’ laws)과 옴의 법칙(Ohm’s laws)으로부터 이상지반 존재 시 암반의 전기저항과 이상지반 특성 변수를 연관 짓는 관계식을 유도하고, 전기저항을 사용하여 이상지반 특성 변수를 예측하도록 HS 알고리즘 기반의 역해석 프로그램을 개발하였다. 지반의 전기비저항을 측정하기 위한 저항 측정 시스템을 제작하였으며, 제안된 HS 알고리즘을 검증하기 위해 실내실험으로 모사한 이상지반의 전기저항을 측정하여 역해석을 수행하였다. 그 결과, 이상지반의 위치와 두께에 대한 예측은 5% 이하의 낮은 오차율을 나타내어 이상지반의 특성을 높은 정확도로 예측함을 보였다.
Abstract
The objective of this study is the application of the harmony search (HS) algorithm and verification of the accuracy of inverse analysis to predict the location, thickness and electrical properties of anomalous zone ahead of tunnel face when utilizing the electrical resistivity survey using electrical resistivity of the ground. The relationship correlating the characteristic values of the anomalous zone with the electrical resistance values was derived using Gauss’ laws and Ohm’s laws. Inverse analysis program was developed to predict anomalous zone by using electrical resistivity based on HS algorithm. Electrical resistance measuring system is devised to obtain the electrical resistivity of the ground, and laboratory tests were performed on anomalies to verify the proposed HS algorithm. The test results show that the characteristics of the anomalies are predicted reasonably well resulting in less than 5% error when predicting the location and thickness of the anomaly.
초록
본 연구에서는 해저 배출관로 건설을 위한 직경 4.4 m 토압식 쉴드TBM을 설계․제작하였다. 압축강도가 가장 큰 구간을 대상으로 커터헤드를 설계하고 쉴드TBM의 핵심 사양을 검토하였다. 쉴드TBM의 최대 용량을 만족하기 위해서는 디스크커터의 관입깊이를 7 mm/rev 이하로 적용해야 하는 것으로 나타났다. 설계․제작된 재활용 쉴드TBM의 현장 굴진자료를 분석한 결과, 약 95%의 현장 관입깊이가 7 mm/rev이하였으며, 디스크커터와 TBM 최대 용량 이내로 굴진이 이루어졌음을 확인하였다. 또한 CSM모델에 의한 커터 작용력과 현장의 커터 작용력을 비교한 결과, CSM모델로 예측한 커터 적용력이 약 22~25% 크게 나타났으나 대체로 현장의 커터 작용력과 유사한 경향을 나타내었다.
Abstract
An earth pressure balanced shield TBM with the diameter of 4.4 m was designed and manufactured for a subsea discharge tunnel excavation. Its cutterhead was designed to be optimized for the strongest rock mass condition in the tunnel alignment, and then the applicability of the refurbished shield TBM was validated for its maximum capacity. Especially, the maximum cutter penetration depth for the strongest rock mass condition should be kept to be below 7 mm/rev in order to satisfy the allowable capacities of the shield TBM. From the analysis of TBM advance data, approximately 95% of field data showed the cutter penetration depth below 7 mm/rev. In addition, it was certified that the acting forces of every disc cutter, TBM thrust and torque during TBM driving were within the allowable capacities of the shield TBM and its disc cutters. When real acting forces of the disc cutters in the field were compared with those predicted by the CSM model, they showed the close relationships with each other even though the predictions by the CSM model were approximately 22∼25% higher than field data.
초록
세그먼트 설계시, 축력과 휨모멘트가 주로 고려되는 하중이다. 두개의 하중에서 축력이 모멘트 보다 상대적으로 매우 크기 때문에 전단면이 압축상태에 있으며, 이는 균열 폭을 줄이는 효과가 있다. 그러나 콘크리트 구조물의 사용성 검토에서 축력은 고려하지 않고 있기 때문에 설계는 사용성에 지배되고, 사용성을 만족시키기 위하여 소요 철근량을 증가시키게 된다. 본 논문에서는 축력이 세그먼트의 사용성에 미치는 영향을 시험과 단면해석을 통하여 분석하였다. 세그먼트에 대한 시험을 수행하였으며, 초기균열저항성능에 대하여 고찰하였다. 분석결과 사용성 분석에서 축력을 고려함으로서 더욱 합리적인 설계가 가능한 것을 확인할 수 있었다
Abstract
In the design of tunnel segment structure, axial and moment forces are considered as significant forces. Since axial force is much greater than moment force, the whole section of segment remains in compression. Therefore crack width can be reduced. But the axial force is not considered in criteria for serviceability check. This fact leads service condition more severe compared to ultimate condition and makes the required steel reinforcement increase to meet the serviceability criteria. In this study, the effect of axial force on serviceability of tunnel segment is evaluated, experimentally and analytically. Mock-up tests on segments with actual size were performed and investigated in terms of initial crack resistance. The evaluation proves that more comprehensive design could be achieved when the axial force is considered in the procedure for the serviceability check in design of tunnel segment.
초록
본 연구는 선형절삭시험 중에 동일한 커터 링 형상을 가진 더블디스크커터와 싱글디스크커터에 발생하는 커터작용력과 각 디스크커터 축에 발생하는 축응력 및 토크를 평가하였다. 선형절삭시험 결과, 선형절삭실험 중에 발생한 더블디스크커터의 연직력과 회전력의 평균값은 싱글디스크커터의 약 두 배 내외인 것으로 측정되었다. 더블디스크커터의 축에 작용하는 축응력의 평균값 역시 연직력과 마찬가지로 싱글디스크커터의 두 배 정도로 나타났지만, 토크의 경우에는 전체적으로 낮은 측정값을 보여 비교의 의미가 없는 것으로 판단되었다. 하지만 더블디스크커터의 연직력의 평균값이 직경 432 mm(17인치) 디스크커터의 허용하중을 상회하기 때문에 테이퍼 롤러 베어링의 내구성능에 대한 검토가 필요한 것으로 판단되었다. 또한 더블디스크커터 축에 작용하는 축응력은 싱글디스크커터의 약 두 배 정도로 발생하였지만, 일반적으로 사용하는 디스크커터 축 재료의 항복강도를 고려할 때 적용 상에 문제가 없는 것으로 나타났다.
Abstract
This study aims to evaluate cutter acting forces as well as axial stresses and torques in the shaft of two kinds of disc cutters including a single disc cutter and a double disc cutter with the same cutter ring geometry in a series of linear cutting tests. From the tests, the mean values of normal forces and rolling forces acting on the double disc cutter were approximately twice as high as those from the single disc cutter. Similarly, the mean values of axial stresses in the shaft of the double disc cutter were also twice as high as those from the single disc cutter even though the comparisons of torques from two kinds of disc cutters were insignificant since they showed very low values. However, it is necessary to take the durability of a tapered roller bearing used for the double disc cutter into high consideration since the average normal force from the double disc cutter exceeds the allowable force for a disc cutter with the diameter of 432 mm (17 inches). Finally, there is no practical problem in terms of axial stresses in the shaft of the double disc cutter since they are much lower than the yielding stress of the cutter shaft material, even though the axial stresses in the shaft of the double disc cutter are approximately twice as high as those from the single disc cutter.
초록
본 논문은 토압식 쉴드TBM(EPB shield TBM)의 후드부에 대한 시뮬레이션 시스템 개발에 대한 연구결과이다. 최근 토압식 쉴드TBM은 터널굴착에 많이 활용되고 있다. 토압식 쉴드TBM의 후드부 시스템은 터널굴착에서 매우 중요하기 때문에 후드부 시스템의 설계 및 operation parameter의 평가를 위하여서는 시공전에 사전 시뮬레이션이 요구된다. 본 연구를 위하여 모형 시뮬레이션 장비 시스템을 설계 개발하였다. 개발된 시스템의 검증을 위하여 모형실험을 실시하였으며, 개발된 시스템을 이용하여 얻은 결과는 현장에서 얻을 수 있는 토압식 쉴드TBM의 거동과 유사한 결과를 보여주었다. 이 결과로부터 토압식 쉴드TBM 굴진시 지반 loss는 후드부 챔버에 발생되는 토압의 변화에 많이 의존되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 시뮬레이션 장비 시스템은 토압식 쉴드TBM공사 전 operation parameter를 평가하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 다양한 지반조건에서의 TBM operation에 관한 정보를 제공할 것이다.
Abstract
This paper presents the development of simulation system on EPB shield TBM Hood operation. In recent, EPB shield TBM is widely used in the tunnel construction. Since the hood system of the EPB shield TBM is most important to excavate the tunnel, it is necessary to perform the simulation of hood system to investigate the design and operation parameters prior to tunnel construction. In order to carry out this study, the scaled simulation system was designed and developed. The model tests were performed to verify the developed system. During the simulation, the earth pressures developed in the chamber during tunnelling were measured to evaluate the operation technique. The test results obtained by the developed simulation system show clearly the similar behaviour of TBM hood compared with the field data. It was also found that the ground loss during tunnelling is dependent on the change of earth pressure in chamber. Therefore, the simulation system developed in this study will be very useful to evaluate the operation technique of the TBM hood prior to tunnel construction. In addition, this system will be applied in a various condition of ground to get the operating information.
초록
본 논문은 shield TBM의 버럭 배토장비인 screw conveyor의 최적 버럭 배토효율에 관한 연구이다. screw conveyor의 배토효율에 영향을 미치는 주요 Parameter인 screw 형태(Shaft식, Ribbon식), screw conveyor와 screw 각도의 영향을 분석하기 위하여 축소모형시험을 실시하였다. 축소모형시험을 통해 구한 버럭 배토 효율과 기존 이론식을 통해 구한 최적의 버럭 배토효율을 비교 분석하여 최적의 screw 형태, screw conveyor와 screw각도를 도출 할 수 있었다. 결론적으로 축소모형시험을 통하여 screw conveyor 설계인자들에 대하여 제시하였다. 또한 이 연구 결과는 향후 shield TBM 기술을 발전시키는데 유용할 것으로 기대된다.
Abstract
This paper presents the screw conveyor operation efficiency of shield TBM in soft ground. In order to study the screw conveyor operation efficiency, the experimental and theoretical studies were carried out. In experimental study, the operating amounts of muck were examined and compared due to the screw conveyor operating parameters including types (Shaft and Ribbon screw), angles of screw and conveyor. The results obtained from the laboratory model tests were analysed and evaluated to suggest the most suitable muck operating parameters during the shield TBM tunnelling in soft ground. In conclusion, it is found the operation parameters to increase the screw conveyor efficiency. In addition, the information presented in this paper may be useful for developing the design technology of shield TBM in the future.
초록
최근, tunnel boring machine (TBM)을 이용한 도심지 지중 전력구 터널 건설이 증가하고 있다. 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널 굴착 공법은 재래식 공법에 비해 지반침하를 최소화 하고 발파에 의한 진동을 줄일 수 있는 장점이 있다. 국내에서는 earth pressure balance(EPB) 쉴드 TBM이 주로 사용되고 있다. 그러나 전력구 터널 굴착을 위한 쉴드 TBM 공법이 증가함에도 불구하고, 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 분석에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 후방주입 거리에 따른 전력구 쉴드 TBM 터널의 거동 특성을 분석하고, 굴착면 지반 손실과 후방주입 거리와의 상관관계를 도출하고자 한다. 쉴드 TBM을 이용한 터널 굴착은 3D FEM을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 뒷채움 그라우트가 설치되는 거리의 변화에 따른 축력, 전단력, 휨 모멘트와 같은 단면력을 검토하고 지표면에서의 연직 변위를 분석하였다. 또한, 유한요소해석으로 얻어진 결과와 안정성 분석에 기초하여, 지반과 터널 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 뒷채움재 주입시기를 결정할 수 있다.
Abstract
Recently, tunnelling with TBM is getting popular for the construction of cable tunnel in urban area. Mechanized tunnelling method using shield TBM has various advantages such as minimization of ground settlement and prevention of vibration induced by blasting that should be accompanied by conventional tunnelling. In Korea, earth pressure balance (EPB) type shield TBM has been mainly used. Despite the popularity of EPB shield TBM for cable tunnel construction, study on the mechanical behavior of cable tunnel driven by shield TBM is insufficient. Especially, the effect of backfill grout injection on the behavior of cable tunnel driven by shield TBM is investigated in this study. Tunnelling with shield TBM is simulated using 3D FEM. The distance of backfill grout injection from the end of shield skin varies. Sectional forces such as axial force, shear force and bending moment are monitored. Vertical displacement at the ground surface is measured. Futhermore, the relation between volume loss and the distance of backfill grout injection from the end of skin plate is derived. Based on the stability analysis with the results obtained from the numerical analysis, the most appropriate injection distance can be obtained.
초록
본 연구에서는 지하 저류조 설치에 따른 주변지반의 지반공학적인 특성(간극비, 전단강도)을 전단파 속도를 이용하여 예측하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 응력 단계별로 전단파 속도와 밀도 상관관계를 실험을 통해 도출하고 밀도와 전단강도 상관관계를 직접전단실험을 통해 획득하였다. 도출된 응력 단계별 전단파 속도와 밀도 상관관계 및 밀도와 전단강도 상관관계를 바탕으로 현장 전단파 속도를 이용하여 대상 지반의 깊이별 전단 강도를 산정하는 방법을 제시하였으며 제시된 기법을 이용하여 지하 저류조 구조물 적용에 따른 시공후 지반거동을 평가하였다. 제시된 방법으로 도출된 전단강도는 현장실험 결과와 유사한 값을 보이며 지반특성 분석에 적용 가능성을 확인하였다.
Abstract
Shear wave velocity was used to estimate the geotechnical characteristics (void ratio and shear strength) of ground near an underground rainfall storage facility. An oedometer cell was utilized to measure the shear wave velocity and the displacement of specimens. Shear strengths were obtained by direct shear tests. The relationships along the shear wave velocity, void ratio, and shear strength were verified and used to infer the shear strength profile with the depth. In addition, changes in shear strength due to the construction of the underground rainfall storage system were estimated using the suggested method. The results show that the in-situ shear strength deduced from the shear wave velocity-void ratio-shear strength relationship is in good agreement with that obtained from an in-situ investigation (SPT).
초록
TBM의 사양을 설계하고 굴진성능을 예측할 때 실대형 선형절삭시험을 통하여 설계변수를 획득하는 것이 매우 효과적인 방법인 것으로 알려져 있다. 하지만 선형절삭시험을 위해서는 대형 시편을 획득하고 큰 하중용량의 시험을 수행하는 과정에서 상당한 비용과 노력이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 선형절삭시험을 대체하는 경험적 예측 모델, 즉 CSM모델과 NTNU모델을 사용하여 몇 가지 지수를 산정하고 이로부터 설계변수를 추정하는 경우가 많다. 본 연구에서는 압입시험 및 세르샤 마모시험을 이용하여 TBM의 사양(추력, 토크)과 굴착에 따라 소요되는 디스크 커터의 개수를 추정하는 방법에 대하여 고찰하였다. 압입시험과 세르샤 마모시험은 TBM의 설계 변수를 추정하기 위한 유용한 시험법이나 그 활용법이 연구 되고 있지 못한 실정이다. 이 연구에서는 압입시험과 세르샤 마모시험결과를 간단한 형태의 지수형태로 도출하고 이를 선형절삭시험 및 실제 굴진자료와 비교하여 상관관계를 도출하고 이로 부터 디스크 커터의 작용력 및 수명을 예측하였다. 또한 이 일련의 계산 과정을 프로그램화 하였으며, 터널의 연장 정보, TBM의 기계정보, 구간별 암석의 물성을 입력변수로 하여 구간별 굴진율과 TBM 사양 및 운영조건, 디스크 커터의 소모개수를 예측할 수 있었다.
Abstract
Linear cutting test is known to be very effective to determine machine parameters (i.e. thrust force and torque) and to estimate penetration rate of TBM and other operation conditions. Although the linear cutting test has significant advantages, the test is expensive and time-consuming because it requires large size specimen and high load capacity of the testing machine. Therefore, a few empirical prediction models (e.g. CSM, NTNU and QTBM) alternatively adopt laboratory index tests to estimate design parameters of TBM. This study discusses the estimation method of TBM machine parameters and disc cutter consumption using punch penetration test and Cerchar abrasion test of which the researches are rare. The cutter forces and cutter consumption can be estimated by the empirical models derived from the relationship between laboratory test result with field data and linear cutting test data. In addition, the estimation process was programmed through which the design parameters of TBM (e.g. thrust, torque, penetration rate, and cutter consumption) are automatically estimated using laboratory test results.
초록
열차가 고속으로 터널을 진입할 때 압축파가 발생하게 된다. 이 압축파가 터널 출구부에 도달하면 일부는 외부로 방출되고 일부는 팽창파의 형태로 반사되어 터널내부로 전파된다. 이러한 파는 충격파의 형태로 외부로 방출되는데, 이를 미기압(micro pressure wave)이라고 한다. 미기압파는 터널 출구부에 소음 및 진동문제를 일으키며, 이 현상이 클수록 민가 및 주변 유리창에 손상과 거주자의 불안을 일으키는 원인이 된다. 따라서 고속철도 건설을 위해서는 미기압에 대한 대책과 이에 대한 예측이 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 운영중인 터널에서의 미기압 측정사례와 터널내 압력기울기에 대한 수치해석을 통하여, 차량의 전두부 형상 및 터널 갱구부 형상에 따른 영향을 분석하였다. 그 결과로, 본 연구에서는 미기압파의 강도를 예측하는 방법을 제시하였으며, 이를 통해서 터널 연장과 단면적에 따른 미기압 강도를 해석하였다.
Abstract
When a train enters the tunnel at high speed, the pressure wave occurs. When this pressure wave reaches at the exit of tunnel, some are either emitted to the outside or reflected in tunnel by the form of expansion wave. The wave emitted to the outside forms the impulsive pressure wave. This wave is called 'Micro Pressure Wave'. The micro pressure wave generates noise and vibration around a exit portal of tunnel. When it becomes worse, it causes anxiety for residents and damage to windows. Thus, it requires a counterplan and prediction about the micro pressure wave for high speed railway construction. In this paper, the effects of train head nose and tunnel portal shape were investigated by model test, measurement for the micro pressure wave at the operating tunnel as well as numerical analysis for the gradient of pressure wave in the tunnel. As results, a method for predicting the intensity of the micro pressure wave is suggested and then the intensity of the micro pressure wave is analyzed by the tunnel length and the cross-sectional area.
초록
다양한 종류와 크기의 하중이 터널에 재하되는데, 본 연구에서는 쉴드 터널 내부에 작용하는 열차 진동하중이 연약 사질지반에 미치는 영향을 3차원 수치모델에 의하여 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위하여 사인함수와 열차제원을 이용하여 열차진동의 형상과 주파수를 산정하고 속도충격률 및 노반압력을 계산하여 열차진동하중을 획득하였다. 계산된 열차진동하중을 3차원 유한차분해석망에 재하하여 Finn model을 이용한 유효응력해석을 수행하였다. 그 결과, 시간에 따른 과잉간극수압이력을 산정하였고 과잉간극수압비를 이용하여 액상화 가능성을 판정하였다. 그 결과 열차진동하중에 의하여 과잉간극수압이 발생함을 확인하였으나, 발생 정도는 미미함을 확인하였다.
Abstract
Various types of external loads can be applied to the tunnel structure. In a shield tunnel, the vibration from the train may affect the behavior of the adjacent ground. In this study, the railway-induced vibration was estimated and applied to the shield tunnel through 3D numerical simulation. The effective stress analysis based on the finite difference method and Finn model was performed to investigate the potential of liquefaction below the tunnel. Furthermore, pore water pressure and displacement were monitored on a time domain; consequently, the liquefaction potential and dynamic response of the shield tunnel were analyzed. Consequently, it is confirmed that the generation of excess pore water pressure by train-induced vibrating load, however, the amount does not meaningfully affect the potential of liquefaction.