- 권한신청
- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
18권 6호
초록
주방식 지하구조물은 룸과 암주로 이루어진 격자 형태의 지하구조물로 굴착순서에 따라 주방식 지하구조물의 시공성과 경제성이 좌우될 수 있다. 선행연구에서는 주방식 지하구조물의 굴착공정에서 중요하게 다뤄질 수 있는 발파굴착 공정을 장비 운영과현행 발파 규정 및 건설공사 표준품셈에 근거하여 검토하였다. 굴착공법으로는 점보드릴을 이용한 발파공법을 가정하였으며, 기존연구에서 제시한 가로․세로 병행시공방식으로 검토하였다. 연구에서 고려한 단면의 크기에 따라 필요한 착암 공정에 대한 천공시간을 산정하였으며 기존 도로터널 사례를 통해 버력처리 및 지보재 설치 공정의 소요시간을 산정하였다. 굴진면 운용 수를 고려하여 굴착 사이클을 산출하였으며 이를 통해 운영가능한 천공장비의 최대 대수와 최소 대수를 수식화하여 제시하였다.
Abstract
Since a room-and-pillar underground structure is characterized by its grid-type array of room and pillar, its economical efficiency can be governed by excavation sequence. In this study, the construction period by the drill-and-blast method as a excavation method for a room-and-pillar underground structure was examined. In addition, the parallel excavation sequence was considered as the main sequence of a room-and-pillar underground structure. Sequences of mucking and support installation were derived to estimate the total excavation cycle by taking the case of a road tunnel into consideration. From the excavation cycle of room-and-pillar underground structure, the relationship between available maximum and minimum numbers of jumbo drill machines depending on the number of faces in operation was suggested.
초록
기존의 터널 유지관리 체계는 결함 및 손상부위의 보수 또는 설계기준을 충족하기 위한 보강 등 사고예방적인 안전성 중심의 유지관리방식으로 관리되고 있어 효율적이고 전략적인 유지관리를 실시하는데 한계를 보이고 있다. 현재 국가연구를 통해 터널의 성능저하를 예측, 평가하여 한정된 재정을 효율적으로 투자할 수 있도록 성능중심의 유지관리체계로의 전환을 시도하고 있다. 본 연구에서는 터널시설물을 중심으로 기존의 안전중심의 유지관리 체계에서 구조적 안전은 물론이며, 서비스수준 및 내구성능 등의 성능저하를 고려한 터널시설물의 성능중심 평가체계의 개발을 위하여 성능평가를 위한 평가지표를 도출하고자 한다. 성능중심 평가기법 개발을 위한 평가지표는 문헌자료 분석 및 델파이 설문을 통하여 선정하였으며, 평가지표간의 중요도는 AHP 분석을 통해 산정되었다. 본 연구결과는 터널시설물의 성능중심 유지관리 체계에 적용되어 터널의 유지관리 시 합리적인 의사결정을 지원할 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
The purpose of current tunnel maintenance system in South Korea is safety-based maintenance system for accident prevention, So it is difficult to conduct a strategic maintenance. The development of a new maintenance system can lead to effective investment of limited financial and it’s effort is still in progress. In this study, to develop a performance-based assessment method, indexes for assessment are derived taking into account the safety, durability and serviceability. The indexes for performance-based assessment were selected by a literature analysis and a delphi survey. Then the importance among indexes were calculated by the AHP analysis.
초록
도심지에서 지하철과 같은 터널의 증가에 따라 특수한 설계, 및 시공 방법이 제안되어 왔다. 터널 붕괴 사고는 막대한 인명, 재산 피해를 가져오기 때문에 터널 굴착 및 주변지반의 거동을 관측하고 분석하는 작업은 매우 중요하다. 하지만 매번 현장시험을 하기에는 경제적인 측면에서 비현실적이다. 따라서 현장시험의 단점을 보완하고, 보다 정밀한 결과를 도출하는 연구가 지속적으로 발표되어 왔다. 본 연구는 군말뚝과 터널 사이 이격거리에 따른 2-arch 정거장 굴착 시 주변 지반의 거동을 측정하였다. 실내모형시험을 위해 trapdoor장치를 고안하였으며, 터널굴착은 2-arch 터널의 체적손실(VL)을 증가시킴으로써 모사하였다. 또한, 근거리 사진계측 및 이미지프로세싱을 통해 지반의 거동을 관측하였으며, 수치해석을 통해 실내모형시험의 결과와 비교하였다.
Abstract
Special tunnel design and construction methods have been suggested due to developments of subway and tunnel. Collapse accidents of tunnel bring enormous damage. So, observation and analysis for the safety of tunnelling and behaviour of surrounding ground are important. But, it is not economical to implement the field test in every time. Therefore, this study has measured ground behaviour due to excavation of 2-arch tunnel station according to offset between grouped pile and tunnel by laboratory model test. For the model test, trapdoor device was adopted. Tunnelling is simulated by volume loss of 2-arch tunnel. Ground displacements are observed by close range photogrammetric method and image processing. In addition, these data are compared with numerical analysis.
초록
운영 중 해저 터널의 안정성 평가에 다양한 계측 정보를 사용해서 역해석하면, 효율적인 오차율 이내의 결과를 획득할 수 있다. 선행 연구에서 검증된 차분진화 알고리즘 기반의 역해석 수행 시 FLAC3D 등 범용 지반해석 프로그램을 사용했지만, 상대적으로 해석시간이 오래 걸리고, 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로, 상대적으로 해석시간이 짧게 소요되는 beam-spring 모델기반의 FEM solver를 Python 언어로 개발하여, 기구축된 차분진화 알고리즘과 결합하였다. 계측 데이터로부터 실시간에 가깝게 운영 중 터널의 안정성 평가가 가능할 것으로 판단되며, 우선 솔버 개발에 용이한 종단방향 터널에 대해서 프로그램을 개발하였다.
Abstract
If a back analysis is used in various measurement information for the estimation of an operating subsea tunnel safety, it is possible to obtain the results within efficient error rate. With such a commercial geotechnical analysis program as FLAC3D, back analysis is performed with a DEA which was validated in previous studies. However, there is a problem that is relatively a time-consuming analysis. For this reason, beam-spring model-based FEM solver which takes shorter relative analysis time, was developed by Python language, and then combined with the built-DEA. In order to consider the assessment of safety of an operation tunnel near real-time, a program for longitudinal direction tunnel was developed due to its relative easy development for analysis solver engine.
초록
심부 터널을 굴착하는 동안 발생할 수 있는 현상인 압출은 큰 소성 변형과 터널 축소 그리고 지보 붕괴를 일으킬 수 있다. 따라서 압출 현상의 발생 가능성과 변형량, 응력 변화의 정량적 예측은 합리적인 시공 방안을 수립하기 위하여 매우 중요하다. 본 연구는 변형률 연화 구성모델을 이용한 3차원 수치해석을 수행하여 압출 거동을 합리적으로 모사하고 변형량과 소성 범위 등을 정량적으로 예측하고자 하였다. 다양한 범위의 응력 조건과 강도 조건의 42가지 경우에 대한 해석을 수행한 결과 최대접선응력과 암반강도비가 소성 변형량과 소성 깊이를 합리적으로 예측할 수 있었으며 이들의 관계식을 제안하였다.
Abstract
Squeezing is a phenomenon that may occur in deep tunneling and could bring about a large plastic deformation, tunnel closure and collapse of tunnel supports. Therefore, quantitative estimations of deformation and stress from squeezing and its possibility are necessary for establishment of a rational tunneling method. This study carried out three dimensional numerical analyses using a strain softening model in order to simulate the behaviour of squeezing and to estimate deformation and yield area around tunnels quantitatively. Numerical analyses were performed for 42 cases of various stress and strength conditions. As a result, the maximum tangential stress and strength of rock mass ratio could estimate plastic deformation and yield depth around tunnels and equations of relations between them were proposed.
초록
국내 터널 갱구사면에 안정성을 확보하기 위한 사면보강은 앵커, 쏘일네일 및 록볼트 등을 이용한 다양한 공법이 사용되고있다. 갱구 사면보강공법 및 보강재 배치, 보강재 길이 등을 선정하기 위해서는 시행착오법 등 시간이 많이 소요되기도 하며, 최적조건의 상태가 선정되었는지에 대한 검증이 쉽지 않은 경우도 발생한다. 본 연구에서는 FLAC3D 프로그램에 내장된 FISH 언어를사용해서, 차분진화 알고리즘(DEA)을 적용한 최적화기법을 개발하였다. 갱구사면 보강공법 중에 쏘일네일링 공법에 대한 데이터베이스를 구축한 후, FLAC3D 해석을 통한 안전율 기반의 최적보강배치 계획을 선정할 수 있도록 하였다. 수치해석 결과, 완전조합(FC)에비해서 DEA 기반의 최적화기법이 해석회수가 8배 정도 감소함을 확인하였다. 갱구 사면보강 설계 시 개발된 시스템을 활용하면, 최적보강배치 계획을 상대적으로 쉽게 선정할 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
In order to ensure the stability of tunnel portal slope, reinforcement method such as anchors, soil nails and rock bolts have been used in Korea. When selecting slope reinforcement methods in tunnel portal area such as reinforcement arrangement and length, trial and error method can be very time-consuming and it was also not easy to verify the selection of an optimum condition. In this study, using the FISH language embedded in the finite difference code FLAC3D program, the optimization technique was developed with the Differential Evolution Algorithm (DEA). After building a database on the soil nailing method in tunnel portal area, this system can be selected to an optimum arrangement plan based on the factor of safety through the FLAC3D analysis. Through the results of numerical analysis, it was confirmed that the number of analysis was decreased by about 8 times when DEA based optimization technique was used compared to the full combination (FC). In case of the design of slope reinforcement in tunnel portal area, if this built-system is used, it is expected that the selection of an optimum arrangement plan can be relatively easier.
초록
최근 사회기반시설의 투자효율성을 높이기 위하여 평상 시 도로터널로 운영되지만 홍수 시 수로로 이용되는 수로·도로 다목적터널의 계획이 시도되고 있다. 이러한 다목적 터널은 수로터널로의 이용이 한시적이기 때문에 내수압과 지하수위가 일정하지 않아터널 내부와 외부의 압력변화가 상당할 수 있다. 특히 지하수위 아래에 건설 된 다목적 터널의 경우 장기간 운영 중에 발생하는계절적 압력변화는 터널에 반복하중으로 작용하여 구조물과 인접지반의 열화로 이어질 가능성이 있다. 본 연구에서는 다목적 터널의외부 및 내부 수위조건에 따라 발생할 수 있는 구조물의 거동특성을 모형실험 및 수치해석을 통하여 조사하였다. 그 결과 수위변화로인한 터널 거동의 주 원인은 부력이며, 터널 내부 및 외부의 반복적인 수위변화는 터널 주변지반의 이완영역을 확대시키는 것으로나타났다. 따라서 다목적 터널의 설계 시 수위변화에 따른 영향검토가 필요하며 경우에 따라 저항성을 유지시킬 수 있는 대책의검토가 필요하다.
Abstract
Several attempts to construct multi-purpose tunnel for both road and waterway have been made. The multi-purpose tunnel is mainly used as a road tunnel, however it is transferred to waterway to control flood during rainy season. The planning of the multi-purpose tunnel is recognized as cost-effective way of infrastructure construction. In case of the multi-purpose tunnel constructed beneath groundwater table, seasonal fluctuation of groundwater table and repeated flow in the tunnel may cause long-term deterioration of the tunnel system. In this study, the behavior of multi-purpose tunnel in view of groundwater table or flow in the tunnel is investigated using model test and numerical modeling method. The results have shown that rising of groundwater table caused buoyant force to the tunnel and the fluctuation of rainwater in the tunnel generated loosening of surrounding ground. It is recommended to evaluate the effect of the long-term water pressure variation in the design of a multi-purpose tunnel.