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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
19권 01호
초록
본 연구에서는 터널 내 콘크리트 도상을 모사하여 현장실험을 수행하였다 그리고 도시철도터널 내 콘크리트도상의 반사소음을 저감하기 위한 다중국소공명 흡음판의 이론적 평가항목과 한계를 고려하여 허용한계를 연구하였다. 본 연구결과는 도시철도 터널 구간에서의차량 주행속도에 따른 유동 영향에 의한 흡음판의 흡음계수를 분석하고, 구조안정성을 효율적으로 평가할 수 있는 최대 변위와 변위가속도 및 동적특성인 감쇠비와 고유진동수를 효과적으로 도출할 수 있는 계측시스템을 제안한다.
Abstract
In this study, a test-bed system simulated a tunnel and concrete track is tested on cite and invested an allowed limit of multi-layered sound absorbing panel for reducing noise reflected on the concrete track in train tunnel considering the criteria and limitation on the theoretical back ground. The studied results are an effective evaluating system of the sound absorbing coefficient influenced fluid effects depending on the vehicle speed in the urban train tunnel and measuring not only structural behaviors of maximum displacement and acceleration of the panel but also dynamic characteristics of damping ratio and natural frequency.
초록
서울시 등의 국내 주요 도심은 지역적 팽창에 따라 도로망 체계가 급격하게 발전하였고 도시민이 안락하고 풍요로운 생활을 영위하도록전력, 통신, 상수도, 하수도, 냉ㆍ난방관로, 가스관 등이 무분별하게 개별 매설되었으며 비효율적으로 개별 관리되고 있다. 국토계획법에서는 Life-Line을 공동 수용함으로써 도로의 반복 굴착을 줄이고 도시 미관의 개선, 포장 내구성 향상에 따른 주행성능 향상 그리고 원활한 교통소통 등을 기대하는 도시계획 시설물로 공동구를 정의하고 있다. 최근 기존 도심지의 재정비 측면에서 쾌적한 도시공간 조성, 지하공간 이용 효율과 도로관리 효율 향상, 지진 및 도로함몰에 대한 재난안전성, 스마트 그리드와 전기자동차 보급과 같은 미래 생활환경 변화에 대한 신속한 대응 등을 기대할 수 있는 기존 도심지의 공동구 설치 필요성이 증가하고 있으나 국내에 설치된 모든 공동구는 신도시 개발에 따라 계획된 Life-Line을 모두 수용하도록 설치한 개착식 공동구 형태이다. 기존 도심지에서는 현재 가동중인 모든 Life-line 을 모두 수용할 수 없으므로 도심지 유형별 공동구 설치 타당성 평가시스템을 활용한 설계용량 최적화 등의 새로운 연구가 필요하다. 본연구는 신도시 공동구를 탈피하고 기존 도심지를 대상으로 평가지표에 의한 정량적 평가모델을 제시 하는 등 유형별 타당성 평가시스템을 세분화하며 정량적 평가시스템의 구현이 가능한 프로그램을 개발해 궁극적으로 도심지 공동구 활성화에 기여하고자 한다.
Abstract
The road network system of major domestic urban areas such as city of Seoul was rapidly developed and regionally expanded. In addition, many kinds of life-lines such as electrical cables, telephone cables, water&sewerage lines, heat&cold conduits and gas lines were needed in order for urban residents to live comfortably. Therefore, most of the life-lines were individually buried in underground and individually managed. The utility tunnel is defined as the urban planning facilities for commonly installing life-lines in the National Land Planning Act. Expectation effectiveness of urban utility tunnels is reducing repeated excavation of roads, improvement of urban landscape; road pavement durability; driving performance and traffic flow. It can also be expected that ensuring disaster safety for earthquakes and sinkholes, smart-grind and electric vehicle supply, rapid response to changes in future living environment and etc. Therefore, necessity of urban utility tunnels has recently increased. However, all of the constructed utility tunnels are cut-and-cover tunnels domestically, which is included in development of new-town areas. Since urban areas can not accommodate all buried life-lines, it is necessary to study the feasibility assessment system for utility tunnel by urban patterns and capacity optimization for urban utility tunnels. In this study, we break away from the new-town utility tunnels and suggest a quantitative assessment model based on the evaluation index for urban areas. In addition, we also develop a program that can implement a quantitative evaluation system by subdividing the feasibility assessment system of urban patterns. Ultimately, this study can contribute to be activated the urban utility tunnel.
초록
본 연구에서는 3면이 지중과 접하는 형태의 전력구에서 온도상승을 방지하기 위한 환기시스템 설계에 필요한 벽면에서 열전달계수 등 열설계 자료를 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 수치해석 모델은 터널 벽체에서의 열전달을 고려하기 위해서 전력구의 터널의 라이닝을 포함하는 것으로 모델링하였으며, 전력구에 설치되는 전력케이블의 발열량(117~468 kW/km), 전력구내 풍속(0.5~4.0 m/s)에 따른 터널내 공기온도 및 벽체온도, 벽체를 통한 발열량을 CFD시뮬레이션에 의해서 구하였다. 또한 해석결과로부터 벽체열전달계수를 계산하고 환기구간의 터널내 공기온도를 유지하기 위한 한계거리를 검토하였다. 벽체표면에서 대류열전달계수는 입구영역에서는 불안정한 변화를 보이나 약 100 m정도의 이후에는 일정한 값에 수렴한다. 터널벽체열전달계수는 풍속에 따라 3.1~9.16 W/m2°C정도이며, 이를 무차원식으로 표현하면이 된다. 열저항 해석기법에 의해서 터널내 온도 예측방법을 제시하였으며, 약 3%이내의 편차로 예측이 가능한 것으로 평가되었다.
Abstract
In this research, thermal design data such as heat transfer coefficient on the wall surface required for ventilation system design which is to prevent the temperature rise in the underground utility tunnel that three sides are adjoined with the ground was investigated in numerical analalysis. The numerical model has been devised including the tunnel lining of the underground utility tunnel in order to take account for the heat transfer in the tunnel walls. The air temperature in the tunnel, wall temperature, and the heating value through the wall based on heating value(117~468 kW/km) of the power cable installed in the tunnel and the wind speed in the tunnel(0.5~4.0 m/s) were calculated by CFD simulation. In addition, the wall heat transfer coefficient was computed from the results analysis, and the limit distance used to keep the air temperature in the tunnel stable was examined through the research. The convective heat transfer coefficient at the wall surface shows unstable pattern at the inlet area. However, it converges to a constant value beyond approximately 100 meter. The tunnel wall heat transfer coefficient is 3.1~9.16 W/m2°C depending on the wind speed, and following is the dimensionless number:. This study has suggested the prediction model of temperature in the tunnel based on the thermal resistance analysis technique, and it is appraised that deviation can be used in the range of 3% estimation.
초록
최근 대도시에서는 교통량 증가 등으로 인해 대심도 터널 건설의 필요성이 날로 증대되고 있어서, 대심도 복층터널의 분기에 대한 연구가 필요한 실정이다. 때문에 본 연구에서는 FLAC 2D 프로그램을 이용하여 지반의 종류, 측압계수, 보강방법, 토피고를 매개변수로 선정하여 민감도 분석을 실시하였다. 궁극적으로 터널 분기부에서 최적의 분기부 형상 및 보강방법을 찾고자 하였다. 본 연구결과 일반적인 생각과 달리 박스형 확폭단면이 아치형보다 안정성이 높게 나타났다. 이는 아치형 굴착면적이 박스형보다 약 30% 정도 넓었기 때문인 것으로 판단된다. 또한 지반이 좋지 않은 경우는 록볼트 보강보다 강관그라우팅 보강 시의 안정성이 더 높았으며, 강관그라우팅의 보강두께와 범위는 확폭부의 안정성에 큰 영향을 끼치지 못하였다.
Abstract
Recently, the necessity of deep and double-deck tunnels has been grown day by day due to the increase of traffic volume at metropolitans and thus the study on the divergence of those tunnels becomes required. Therefore sensitivity analyses were conducted with FLAC 2D program by selecting ground condition, coefficient of lateral pressure, support pattern, and depth of rock cover as parameters. Ultimately, this study is to find the optimal shape and support method of a diverged section. As the results of this study, it turned out that the box type gave higher stability of the section than arch type unlike the general thought. It can be explained that the arch type has about 30% bigger excavation area than the box type. When the ground conditions are poor, steel pipe grouting reinforcement gives higher stability than rockbolt reinforcement, but its thickness and range do not give a great influence on the stability of the enlarged section.
초록
본 연구에서는 광산이나 오일샌드 등의 분야에서 적용되고 있는 슬러리 파이프 마모량 측정 방법과 슬러리 파이프의 마모량 예측에 관련된 이론식들을 문헌연구를 통해 살펴보고, 실제 싱가포르 슬러리 쉴드 TBM 현장에서 주기적으로 측정한 직선부 슬러리 파이프의 두께 측정 자료로부터 평균 일일 마모율과 굴착거리당 마모율을 산정하였다. Bukit Timah Granite의 풍화등급에 따른 마모율을 구하였는데, 풍화토에 가까운 G (V) 등급 지반 및 G (III)/G (V)의 복합지반에서의 마모율이 G (I)~G (IV)의 암반 등급지반에 비해서 1.5배 높게 나타났다. 슬러리 파이프 마모율은 슬러리 운송속도에 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 향후 지반특성 별 파이프 마모율과 합리적인 관리두께 선정을 통하여 보다 최적화된 슬러리 파이프의 교체 및 회전 주기를 산정할 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
In this study, we investigated the wear measurement methods for slurry pipe applied in the field of mining and oil sand industry and theoretical equations related to the prediction of wear in slurry pipe through literature review. Average daily wear rate and wear rate per excavated distance were determined from slurry discharge pipe thickness measurement data periodically measured at the actual slurry shield TBM site in Singapore. The wear rate of slurry pipe for Bukit Timah Granite was obtained. The wear rates for G (V) grade and mixed zone were 1.5 times higher than that of G (I) to G (IV) grade. Slurry pipe wear rate tended to increase in proportion to the slurry discharge velocity. The optimal slurry pipe replacement or rotation frequency can be estimated through the selection of the pipe wear rate considering geological condition and the reasonable pipe management thickness.
초록
터널설계 및 시공 안정성을 확보하기 위해서는 필수적인 조건은 터널구간에 대한 세부적인 지반조사분석이다. 이러한 지반조사의 중요성은 터널구간에 단층파쇄대 분포와 규모 그리고 지하수 분포에 대한 분석을 위해 필요하다. 그러나 터널구간의 지형조건과 민원 등의 제한조건으로 터널설계시 지반조사를 수행하는데 어려운 경우에는 최소한의 조사를 수행한 결과를 활용하여 터널설계를 수행한다. 따라서 이러한 경우 터널시공중에는 단층파쇄대가 발생하는 경우에는 터널안정성 확보를 위해서 설계변경의 과정을 수행하여 보강공법을 결정하게 된다. 터널굴착면에 대한 보강시 가장 중요한 것은 신속한 보강을 수행하여 터널안정성을 확보하는것인데 특히 굴착면에 지하수 용출이 발생하는 경우에는 더욱 신속한 보강이 필요하다. 본 연구에서는 터널굴착면에 단층파쇄대가 존재하고 있고 굴착후 단층파쇄대로 인하여 변위가 발생한 상태에서 지하수 용출량이 급증한 경우에 붕락사례를 중심으로 단계별 거동특성을 분석하였다. 본 연구대상 터널은 1단계 변위가 수렴되지 않고 지속적으로 발생하므로서 보강조치를 하였고 그 이후 지하수 용출량의 증가로 인해 변위가 수렴되지 않고 2단계 변위가 발생하여 추가보강 작업중 3단계 변위발생 과정중 지표면 함몰붕락이 발생한 것으로 분석되었다.
Abstract
It is necessary to conduct a detailed geotechnical investigation on the tunnel section in order to secure the tunnel design and construction stability. It is necessary for the importance of geotechnical investigation that needed for the analysis of distribution and size of fractured fault zone and distribution of groundwater in tunnel .However, if it is difficult to perform the ground survey in the tunnel design due to ground condition of the tunnel section and the limitation conditions such as civil complaint, the tunnel design is performed using the result of the minimum survey. Therefore, if weathered fault zone exists in the face occurs under tunnel construction, the reinforcement method is determined by carrying out the design process to secure the stability of the tunnel. The most important factor in reinforcing the tunnel excavation surface is to secure the stability of the tunnel by performing quick reinforcement. In particular, if groundwater leaching occurs on the excavation surface, more rapid reinforcement is needed. In this study, fractured fault zone exists on the tunnel excavation surface and displacement occurs due to weathered fracture zone. When the amount of groundwater leaching rapidly increased under the condition of displacement, the behavior of tunnel displacement was analyzed based on tunnel collapse. In the study, reinforcement measures were taken because the first stage displacement did not converge continuously. After the first reinforcement, the displacement was not converged due to the increase of the groundwater leaching amount, and the second stage displacement occurred and chimney collapse occurred.
초록
최근 지하공간의 효율적 활용을 위해 도로 및 수로 기능을 동시에 충족하는 다목적 터널의 개발에 대한 국민적 관심이 높은 상황이다. 하지만 반복적인 기능전환과 수압변화에 따른 다목적 터널의 거동 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 대심도 복층터널의 반복적인 기능 전환에 따른 취약 구간의 분석을 통해 다목적 터널의 운영 중 필요한 유지관리 항목과 운영 방향의 설정에 대한 기초검토를 수행하였다. 또한, 터널의 시공 및 운영 중 도로 및 수로의 기능전환 단계에 따른 터널의 취약 구간을 수치해석을 통하여 분석하였다. 다목적 터널의 유지관리는 기능에 따른 특성을 고려한 다양한 분석 및 복합적인 고려가 필요하며, 본 연구를 통해 다목적 터널의 유지관리 방안을 제시하였다.
Abstract
Recently, the development of multi-purpose tunnel that has functions of roads and waterways has been attention for efficient utilization of underground space. However, there is no study on the multi-functional tunnels behavior for the convert of iterative function and change of water pressure. In this study, the vulnerable section was analyzed due to repeated functional change. A basic review was implemented for the operation of the multi-purpose double-deck tunnel. Also, the vulnerable section for convert of iterative function of multi-functional tunnel has been analyzed by simulation. Management of multi-functional tunnel should considered in various analyzed and some problems. The criteria for management of multi-functional tunnels is proposed.
초록
본 논문에서는 제도적으로 운영 중인 터널내 CCTV들로부터 실시간으로 들어오는 영상들을 최신 딥러닝 알고리즘을 이용, 학습시켜 다양한 조건의 터널환경에서 돌발 상황을 감지하고 그 돌발 상황의 종류들을 분류해 내는 시스템 개발을 위한 사전검토 연구를 수행하였다. 사전검토 연구를 위해, 2개의 도로현장의 교통류 CCTV영상 일부를 이용하여 가용한 전통적인 영상처리기법으로 영상내부로 집입하는 차량을 감지하고, 이동경로를 추적하여 일정 시간간격의 이동 차량의 좌표와 시간정보를 추출하고 학습자료를 구성하였다. 각 차량의 이동정보는 차선변경, 정차 등 6가지의 이벤트 정보와 연계된다. 차량 이동정보와 이벤트로 구성된 학습자료는 레질리언스(resilience) 기계학습 알고리즘을 이용하여 학습하였다. 2개의 은닉층을 설정하고, 각 은닉층의 노드수에 대한 9개의 은닉구조 모델을 설정하여 매개변수 연구를 수행하였다. 본 사전검토의 경우에는 첫 번째, 두 번째 은닉층 노드수가 각각 300개와 150개로 설정된 모델이 합리적으로 가장 추론정확도가 높은 것으로 평가되었다. 이로부터 일반화되기 매우 힘든 복잡한 교통류 상황을 기계학습을 이용하여 어떠한 사전 규칙설정 없이도 교통류의 특징들을 정확히 자동으로 감지할 수 있는 가능성을 보였다. 본 시스템은 시스템의 운용을 통해 지속적으로 교통류 영상과 이벤트 정보가 늘어난다면, 자동으로 그 시스템의 인지능력과 정확도가 자동으로 향상되는 효과도 기대할 수 있다.
Abstract
In this study, a preliminary study was undertaken for development of a tunnel incident automatic detection system based on a machine learning algorithm which is to detect a number of incidents taking place in tunnel in real time and also to be able to identify the type of incident. Two road sites where CCTVs are operating have been selected and a part of CCTV images are treated to produce sets of training data. The data sets are composed of position and time information of moving objects on CCTV screen which are extracted by initially detecting and tracking of incoming objects into CCTV screen by using a conventional image processing technique available in this study. And the data sets are matched with 6 categories of events such as lane change, stoping, etc which are also involved in the training data sets. The training data are learnt by a resilience neural network where two hidden layers are applied and 9 architectural models are set up for parametric studies, from which the architectural model, 300(first hidden layer)-150(second hidden layer) is found to be optimum in highest accuracy with respect to training data as well as testing data not used for training. From this study, it was shown that the highly variable and complex traffic and incident features could be well identified without any definition of feature regulation by using a concept of machine learning. In addition, detection capability and accuracy of the machine learning based system will be automatically enhanced as much as big data of CCTV images in tunnel becomes rich.