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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
18권 3호
초록
TBM으로 터널 시공 중 막장면에서 갑작스럽게 문제가 발생하는 경우 공간적인 제한 때문에 NATM공법으로 시공되는 터널에 비해서 적절한 대처를 하기가 어렵다. TBM으로 터널 시공 중에 막장전방의 지반상태를 예측하는 것은 매우 중요하기 때문에 탄성파, 전자기파 등을 이용하여 TBM 면판 전방의 지반상태를 예측하는 연구 및 기술개발이 이루어졌다. 대부분의 TBM 현장에서는 공사기간 및 비용을 고려하여 1개의 막장전방 예측기법을 적용한다. 그러나 막장전방 예측기법의 종류에 따라서 탐사심도, 적용 가능한 지질조건, 예측할 수 있는 대상, 예측 정확도 등이 다르다. 복합적인 지질조건에 위치한 TBM 터널 시공 시에는 여러 가지 막장전방 예측기법을 적용하는 것이 막장 전방의 지질 조건을 정확하게 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 여러 가지 막장전방 예측기법을 동시에 적용하였을 경우 각각의 기법으로부터 얻어진 지반상태는 다른 결과를 나타낼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 각각의 막장전방 예측기법으로부터 얻어진 막장전방의 지반상태를 종합적으로 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 확률론적 분석과 계층분석기법을 이용하여 막장전방의 지반 상태를 종합적으로 평가할 수 있는 통합 모델을 제시하였다. 또한 본 연구에서 제안한 모델을 가상의 지반에 적용하여, 종합적으로 지반 상태를 평가할 수 있음을 확인하였다.
Abstract
It is usually not an easy task to counter-measure on time and appropriately when confronting with troubles in mechanized tunnelling job-sites because of the limitation of available spaces to perform those actions with the existence of disk cutter, cutter head, chamber and other various apparatus in Tunnel Boring Machine (TBM). So, it is important to predict the ground condition ahead of a tunnel face during tunnel excavation. Efforts have been made to utilize geophysical methods such as elastic wave survey, electromagnetic wave survey, electrical resistivity survey, etc for predicting the ground condition ahead of the TBM tunnel face. Each prediction method among these geophysical methods has its own advantage and disadvantage. Therefore, it might be needed to apply several geophysical methods rather than just one to predict the ground condition ahead of the tunnel face in the complex and/or mixed grounds since those methods will compensate among others. The problem is that each prediction method will give us different answer on the predicted ground condition; how to combine different solutions into a most reasonable and representative predicted value might be important. Therefore, in this study, we proposed a methodology how to systematically combine each prediction method utilizing probabilistic analysis as well as analytic hierarchy process. The proposed methods is applied to a virtual job site to confirm the applicability of the model to predict the ground condition ahead of the tunnel face in the mechanized tunnelling.
초록
본 연구에서는 기존에 제안된 8가지의 이론식과 3차원 수치해석으로 막장압을 산정하여 비교 검토하였다. 일반적으로 국내 쉴드TBM의 막장압 산정은 이론식과 경험에 따른 방법으로 검토되고 있는 실정이나 복잡한 지층조건, 특수한 지반조건을 통과하는 구간에 대해서는 수치해석을 병행하고 있다. 따라서 이론식으로 산정된 막장압과 수치해석 프로그램에서 산정되는 막장압의 상관관계를 확인하여 막장압의 신뢰성 있는 검토방법을 찾고자 하였다. 막장압 산정시 이론식과 수치해석 모두 사질토와 점성토 지반조건에서 동일하게 검토하였으며, 이론식은 기존에 제안된 식을 사용하였고 수치해석은 쉴드터널의 시공과정을 모사한 3차원 해석을 수행하였다.
Abstract
This study estimates tunnel face pressure through existing 8 analytical equations and 3D numerical analysis, and compares and examines it. In general, the estimating tunnel face pressure of domestic shield TBM has been examined by a method according to analytical equation and empirical method, but numerical analysis is combined in a section passing complicated stratigraphic condition and special soil condition. Therefore, the researcher is to find a reliable method to examine of tunnel face pressure by confirming a correlation between tunnel face pressure estimated by equation and tunnel face pressure estimated by numerical analysis program. When tunnel face pressure is estimated, both analytical equation and numerical analysis were identically examined in soil conditions such as sandy soil and cohesive soil. In addition, existing analytical equation is used as equation, and 3D analysis copying construction process and shield tunnel as numerical analysis.
초록
최근 도시지역의 홍수방지 및 지정체 반복구간의 교통문제 해결을 위해 다목적 대심도 복층터널의 건설이 요구되고 있다. 다목적 복층터널은 주기능인 도로기능 이외에 다목적 기능을 부여해 지하공간의 효율적인 활용을 위해 도입이 절실하다. 본 연구에서는 도심지 치수능력 증진과 도로터널의 기능을 동시에 고려하기 위한 입지선정 조건과 복층터널의 단면 구역별 처리가능한 유량에 대한 기초검토를 수행하였다. 터널의 용도별 입지선정 기준 검토를 통해 복층터널의 다목적 활용을 위한 입지선정 기준 방안을 제시하고 있다. 또한 대심도 복층터널의 다목적 활용성 검토를 위해 계획단면에 대한 홍수시 처리 가능 유량을 검토하였다. 본 연구로부터 복층터널의 입지선정은 다양한 분석을 통한 복합적인 고려가 필요함을 알 수 있다.
Abstract
Recent, the construction of the multi-purpose double-deck tunnel is required to solve the flood protection and congested area at urban city. The multi-purpose double-deck tunnel is desperately needed for the introduction of efficient utilization of underground space in addition to the main feature of road capabilities. A basic review was performed for site selection to consider the control capability and features of road tunnel at the same time, and the processable flow in accordance with tunnels cross section of double deck tunnel. Site Selection Criteria for multi-purpose use of the double-deck tunnel has been proposed through the site selection criteria by use of the tunnels review. Also the estimation processable flow was performed to review the versatility of double-deck tunnel due to design of tunnel cross-section. Site Selection of double-deck tunnel from this study can be seen the need for a complex consideration through a variety of analyzes.
초록
최근 도시부 지하도로 건설에 따른 터널내 다양한 형태의 분기부가 설계되고 있으며, 이는 기존의 일자형 터널에서의 환기해석 방법과는 다른 해석방법을 요구하고 있다. 그러나 국내외 터널환기 해석방법중 네트워크형 터널에 대한 환기해석에 대한 방법은 설계기준으로 제시되지 않고 있으며, 주로 네트워크용 수치해석 프로그램에 의존하여 설계가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수치해석적 방법이 아닌 특성화 방정식에 기초한 네트워크형 터널에 대한 환기해석 방법 중 설계기준으로 적합한 네트워크 모형을 고찰하였다. 기존의 Hardy-Cross 방법은 계산방법이 비교적 간단하고 수계산이 가능한 장점이 있어, 광산통기 및 터널환기 분야에서 폭넓게 적용되어 왔다. 그러나 Tayler 정리에 따른 절단오차 문제 및 대규모 네트워크 환경에서 mesh의 선택 알고리즘에 따른 수렴성 문제가 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비 hardy-cross 방법 중 mesh의 구성이 없이도 유량과 압력을 동시에 해석할 수 있는 gradient method로 네트워크형 터널에 대한 환기해석의 적용성을 고찰하였고, 더불어 네트워크형 터널에 대한 환기해석이 가능한 간편한 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.
Abstract
Recently, various forms of diverging sections in tunnels have been designed as the demand for underground passageway in urban areas increases. Therefore, the complexity of the ventilation system in tunnels with diverging sections requires a ventilation analysis method different from the conventional method for the straight tunnels. None of the domestic and foreign tunnel ventilation design standards specifies the method for the ventilation network analysis, and the numerical analysis methods have been most widely used. This paper aims at reviewing the ventilation network analytical method applicable as the design standard. The proposed method is based on the characteristic equations rather than the numerical analysis. Thanks to the advantages of easy application, the Hardy-Cross method has been widely applied in the fields of mine ventilation and tunnel ventilation. However, limitations with the cutting errors in the Taylor series expansion and the convergence problem mainly caused by the mesh selection algorithm have been reported. Therefore, this paper examines the applicability of the ventilation analysis method for network-type tunnels with the gradient method that can analyze flow rate and pressure simultaneously without the configuration of mesh. A simple ventilation analysis method for network-type tunnels is proposed.
초록
본 연구에서는 ○○국제공항 제2여객터미널 연결 철도 건설공사 기본설계 중 쉴드 TBM 터널 굴착 시 Gap parameter와 관련된 지반물성치의 불확실성을 평가하고, 지표침하에 대한 신뢰성해석을 수행함으로써 쉴드 TBM 설계의 적절성을 평가하고자 한다. 또한 Gap parameter에 이용되는 설계정수의 신뢰도지수 및 파괴확률에 대한 민감도를 분석함으로써, 지표침하에 큰 영향을 미치는 설계정수를 평가함으로써 최적의 설계를 수행하는데 기초 자료를 제공하고자 하였다.
Abstract
This study is to evaluate the uncertainty of the soil parameters associated with the Gap parameter during shield TBM tunnel excavation of ○○ International Airport Terminal 2 connecting railway construction basic design. And This study is to evaluate the adequacy of the shield TBM design by performing a reliability analysis of the Surface settlement. In addition, By analyzing the reliability indices of the design constants and Sensitivity probability of failure to be used in designing an integer parameter Gap, and By evaluating the design constants of a great influence on the surface subsidence, it was to provide a basis for carrying out an optimum design.
초록
최근 대형화되고 있는 지하구조물은 평상시는 물론 지진시에도 안전성을 확보하여야 한다. 지하구조물의 특성상 지진시 지반운동의 크기와 관성력이 작고 일산 감쇠가 커서 지상구조물에 비해 지진에 유리하나 최근 발생한 지진에서 심각한 피해 사례를 경험한 바 있다. 따라서 지하구조물의 지진시 응답특성에 대한 보다 정밀한 접근이 필요하다. 본 연구에서는 호남~제주 해저터널의 가상단면에 대한 내진해석을 수행하여 지진시 터널 구조물의 응답특성을 분석하였다. 그 결과, 지진시 터널 라이닝에 발생하는 부재력은 파쇄대 및 연약대 구간에서 증가하는 것으로 나타났다. 또한 축방향 변형 시에는 단면이 큰 터널에서 라이닝의 부재력이 크게 산정되었으나 횡방향 변형 시에는 단면이 큰 터널에서 라이닝의 부재력이 작게 산정되는 경향을 보였다.
Abstract
Underground structures such as subsea tunnel having large section should be stable against seismic loads. In general, underground structures show more stable behavior due to the limited dynamic motion and force, and considerable energy dissipation; however, severe damage was reported from recent earthquakes. Therefore, more sophisticated and analytic approach is required to investigate the seismic response of underground structure like subsea tunnel. In this study, seismic analysis of virtual Honam-Jeju subsea tunnel are performed. Consequently, stresses and forces of tunnel lining increased at fractured and/or weak rock zones. Stresses and forces of tunnel lining also increased at large section under axially deformed condition; however, decrease under transversely deformed condition.
초록
본 연구에서는 터널 및 지하건설현장에서 노무자의 안전을 관리할 수 있는 실시간 위치정보 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 다수의 노무자들에 대한 실시간 위치 탐색 및 이동 이력을 확인할 수 있다. 이 시스템은 지하공간에서 다양한 노무자들의 이동 특성을 손쉽게 파악하기 위하여 저전력의 이동이 용이한 시스템으로 구성하였다. RSSI를 이용한 삼각측량으로 위치 인식을 하는 과거의 방법은 매우 큰 오차를 가지는 이유로 가속도계를 이용한 새로운 거리측정 방법 및 보정 방안을 제시하였다. 지하건설현장에서 개발한 시스템을 평가한 결과 움직임이 없는 경우 약 0.2 m 오차를 나타내었고, 움직임이 있는 경우 약 0.4 m의 오차가 발생하였으며, 현장에서 충분히 활용할 만한 결과를 나타내었다.
Abstract
Real time location (RTL) system which can control the safety of laborers in the underground space is developed in this study. This innovative system can monitor the location and history of movement of multiple laborers in real time. To accommodate constrains of the underground space, the system is portable and composed with low-battery mode. Since conventional method to detect the location of laborer with radio signal strength indicator (RSSI) contains high errors, new measurement system using accelerometers and correction method are suggested in this study. Field test is performed to validate the developed system. The error for moving laborer was 0.4 m and for non-moving laborers was 0.2 m. Thus, it is found that the new RTL system can be used to monitor the location of laborers in the underground construction space.