초록

도심지에서의 터널굴착은 상부구조물과의 상호거동에 대한 이해가 필수적이다. 도심지에 사용중인 대부분의 구조물은말뚝기초로 상부의 하중을 지지하고 있어, 터널 굴착 시 반드시 영향을 받는다. 따라서 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 기존의 군말뚝 기초 하부 터널굴착에 따른 축력 분포와 지반의 거동을 분석하였다. 말뚝 기초는 2, 3 열 말뚝으로 가정되었으며, 말뚝 선단부와 터널 천단부의 이격거리는 터널직경에 대한 일반화를 위해 터널 직경(D) 대비 0.5D, 1.0D 그리고 1.5D로 고려되었다. 지반은 약 30%의 상대밀도(Dr)를 가지는 느슨한 사질토로 형성되었으며, 말뚝의 축력 분포를측정하기 위해 말뚝에 변형률게이지(strain gauge)를 부착하였다. 또한, 이격거리에 따른 군말뚝의 침하와 인접지반의침하를 변위센서(linear variable differential transformer; LVDT)와 다이얼게이지(dial gauge)를 통해 측정였으며, 터널굴착에 따른 지중의 변형을 근거리사진계측깁법(close range photogrammetric technique)을 통해 측정하였다. 수치해석을 통해 실내모형실험 및 근거리사진계측 결과와 비교 ･분석하였다. 본 연구에서는 체적손실율(volume loss; VL) 개념을 이용하여 터널굴착을 모사하였으며, 1.5%로 적용되었다. 연구결과, 이격거리가 멀어질수록 말뚝의 축력감소는작게 나타났으며, 침하량은 모두 유사한 경향을 나타내었다. 특히, 말뚝 선단부와 터널 천단부의 이격거리가 0.5D에서1.0D로 증가할 때 축력과 침하량의 가장 큰 감소율이 가장 큰 것으로 나타났다.

Abstract

Tunnelling in urban areas, it is essential to understand existing structure-tunnel interactive behavior. Serviced structures in the city are supported by pile foundation, since they are certainly effected due to tunnelling. In this research, thus, pile load distribution and ground behavior due to tunnelling below grouped pile were investigated using laboratory model test. Grouped pile foundations were considered as 2, 3 row pile and offsets (between pile tip and tunnel crown: 0.5D, 1.0D and 1.5D for generalization to tunnel diameter, D means tunnel diameter). Soil in the tank for laboratory model test was formed by loose sand (relative density: Dr = 30%) and strain gauges were attached to the pile inner shaft to estimate distribution of axial force. Also, settlements of grouped pile and adjacent ground surface depending on the offsets were measured by LVDT and Dial gauge, respectively. Tunnelling-induced deformation of underground was measured by close range photogrammetric technique. Numerical analysis was conducted to analyze and compare with results from laboratory model test and close range photogrammetry. For expression of tunnel excavation, the concept of volume loss was applied in this study, it was 1.5%. As a result from this study, far offset, the smaller reduction of pile axial load and was appeared trend of settlement was similar among them. Particulary, ratio of pile load and settlement reduction were larger when the offset is from 0.5D to 1.0D than from 1.0D to 1.5D.

초록

교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해서 도심지 소형차 전용 소단면 터널이 증가하는 추세이나 소단면 터널에 대한 방재시설 설치를 위한 기준은 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대배기구 방식을 적용한 소단면 터널에서 화재가 발생하는 경우 열환경 및 유해가스(CO)의 농도 특성을 고찰하기 위해 A86터널, 서울시에서 계획한 바 있는 U-Smartway터널, 서부간선터널을 모델로 하여 터널 단면적, 화재강도 및 배연풍량에 따른 화재시 터널내 온도 및 유해가스농도를 수치해석적인 방법으로 해석하고 비교・검토하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 터널 단면적이 감소하면 화원부의 온도는 증가하나 온도 상승률이 화재강도변화에 미치는 영향은 적다. 그러나 배연풍량 변화에 따라 큰 차이가 발생한다. 대배기구 방식의 배연풍량으로 Q3+2.5Ar을 적용하는 경우, 화원부 온도는 서부간선터널(Ar = 46.67 m2)을 기준으로 하는경우, A86(Ar = 25.3 m2)은 7.1배, U-smartway(Ar = 37.32 m2)는 5.4배가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 화원부의CO농도도 동일한 경향을 보이고 있으며, 서부간선터널 대비 A86터널은 10.7배 U-Smartway는 9.5배로 나타났다. 따라서 소단면 터널의 경우, 단면적감소에 따른 열환경 및 유해가스농도는 단면적 감소율 보다 상당히 크게 증가할 것으로예상된다.

Abstract

In order to solve the traffic congest and environmental issues, small-cross section tunnel for small car only is increasing, but there is not standard for installation of disaster prevention facility. In this study, in order to investigate the behavioral characteristics of thermal environment and smoke in a small cross section tunnels with a large port exhaust ventilation system, the A86, the U-Smartway and the Seobu moterawy tunnel, Temperature and CO concentration in case of fire according to cross sectional area, heat release rate and exhaust air flow rate were analyzed by numerical analysis and the results were as follows. As the cross-sectional area of the tunnel decreases, the temperature of the fire zone increases and the rate of temperature rise is not significantly affected by heat release rate. However, there is a difference depending on the change of the exhaust air flow rate. In the case of applying the exhaust air flow rate Q3+2.5Ar of the large port exhaust ventilation system, the temperature of the fire zone was 7.1 times for A86 (Ar = 25.3 m2) and 5.4 time for U-smartway (Ar = 37.32 m2) by Seobu moterway tunnel (Ar = 46.67 m2). The CO concentration of fire zone also showed the same tendency. The A86 tunnels were 10.7 times and the U-Smartways were 9.5 times more than the Seobu moterway. Therefore, in the case of a small section tunnel, the thermal environment and noxious gas concentration due to the reduction of the cross-sectional area are expected to increase significantly more than the cross-sectional reduction rate.

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본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다.

Abstract

In the current work, a series of three-dimensional finite element analysis was carried out to understand the behaviour of pile when the tunnel passes through the lower part of a single pile or group piles. At the current study, the numerical analysis analysed the results regarding the ground reinforcement condition between the tunnel and pile foundation. In the numerical modelling, several key issues, such as the pile settlements, the axial pile forces, the shear stresses and the total displacements near the tunnel have been thoroughly analysed. The pile head settlements of the single pile with the maximum level of reinforcement decreased by about 16% compared to the pile without ground reinforcement. Furthermore, the maximum axial force of the single pile with the maximum level of ground reinforcement experienced a 30% reduction compared to the pile without reinforcement. It has been found that the angle of ground reinforcement in the transverse direction affects the pile behaviour more so than the length of the ground reinforcement in the longitudinal direction. On the other hand, in the case of the pile group with the reinforced pile cap, the ground displacement near the pile tip appears to be similar to the corresponding ground displacement without reinforcement. However, it was found that the pile cap near the pile head greatly restrained the pile head movement and hence the axial pile force increased by about 2.5 times near the pile top compared to the piles in other analysis conditions. The behaviour of the single pile and group piles, depending on the amount of ground reinforcement, has been extensively examined and analysed by considering the key features in great details.

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터널환기 계획시 소요환기량은 환기시설 용량을 결정하기 위한 중요한 인자이며, 소요환기량 산정을 위한 차종별 오염물질 배출량(환기설계를 위한 기준배출량)은 현재 환경부에서 제시하는 ‘제작차 허용배출 기준’을 근거하여 산정하고있다. 그러나, 2013년부터 환경부에서는 자동차에서 배출되는 오염물질을 산정하기 위한 규정으로 ‘자동차 총 오염물질배출량 산정방법에 관한 규정’을 고시하고 이 규정에 ‘자동차 차종별 배출계수’를 제시하고 있다. 따라서 도로터널의 소요환기량 산정시 이를 적용하는 것에 대한 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 2015년 경유차량의 배출가스 조작사건 이후 자동차 배출가스 규제강화에 따라 터널의 소요환기량 산정에 미치는 영향을 검토하였으며, 최근 환경부에서 개정한 ‘제작차 허용배출량 기준’과 ‘자동차 차종별 배출계수’에 의한 소요환기량과 EURO 배출기준을 적용한 소요환기량을 비교･분석하였다. 또한 소요환기량 산정 근거에 따른 합리적인 환기시스템 용량결정을 위한 기초 설계자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Abstract

The amount of ventilation required in making the tunnel ventilation plan is an important factor for determining the capacity of the ventilation system. The amount of pollutant emission for each type of vehicle (basic emission amount for the design of ventilation volume) for estimating the required ventilation amount is based on the ‘Standard for Allowing the Emission for the car manufacturing’, proposed by Ministry of Environment. However, in 2013, the Ministry of Environment announced the ‘Regulations on the calculation method of total emissions from vehicles’ as a regulation for calculating the pollutants emitted from vehicles. In this regulation, there are the ‘Emission factors for each type of vehicle’. Therefore, it is necessary to review the application of the Regulation to the estimation of the required ventilation volume for the road tunnel. In this study, the influence of the strengthened emission regulation in 2015 caused by the case of manipulation of emission volume for the diesel vehicle on the calculation of the required ventilation volume in the road tunnel has been checked. In addition, in this study, the required ventilation volume calculated according to the Standard for Allowing the Emission for the car manufacturing revised by Ministry of Environment and “Emission factors for each type of vehicle” and that calculated according to the EURO emission standard were compared for analysis. This study has implications that it provides the basic design data for calculating the reasonable ventilation capacity of the ventilation system based on the ground for calculating the required ventilation volume.

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Abstract

Recently, due to the saturation of ground structures and the overpopulation of pipeline facilities requires to development of underground structures as an alternative to ground structures. Thus, mechanized tunnel construction of the shield TBM method has been increasing in order to prevent vibration and noise problems in construction of the NATM tunnel for the urban infrastructure construction. Tunnel construction plan for the tunnel line should be formed in a sharp curve to avoid building foundation and underground structures and it is inevitable to develop a shield TBM technology that suits the sharp curve tunnel construction. Therefore, this study is about the structural stability technology of the articulation jack, shield jack and skin plate for the shield TBM thrust in case of the mechanized tunnel construction that is a straight and sharp curve line. The construction case study and shield TBM operation principle are examined and analyzed by the theoretical approach. The torque of the cutter head, the thrust of the articulation jack and the shield jack, the amount of over cutting for curve is important respectively in shield TBM construction of straight and sharp curve line. In addition, it is very important to secure the stability of the skin plate structure to ensure the safety of the inside worker. This study examines the general structure and construction of the equipment, experimental simulation was carried out through numerical analysis to examine the main factors and structural stability of the skin plate structure. The structural stability of the skin plate was evaluated and optimizes the shape by comparing the loads of the articulation jack by selecting the virtual soil to be applied in a straight and sharp curve line construction. Since the present structure and operation method of the shield TBM type in domestic constructions are very similar, this study will help to develop the localized shield TBM technology for the new equipment and the vulnerability and stability review.

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현재 도시형태나 규모, 주변 도로기능이나 공동구 건설형식에 따른 타당성 및 경제성 평가 방법, 공동구내 수용시설물의최적 배치 등을 고려한 공동구 설계 평가모델은 개발되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 도심지 공동구 도입결정과 도입결정 이후 적용할 수 있는 공동구 최적 설계를 위한 평가모델을 개발하였다. 이를 위해 본 논문에서는 여러 개의 의사결정 방법 중 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 직선의 방식이 아닌 순환의 방식이 적용 가능한 데밍사이클(Deming cycle)을 선정하였다. 공동구 도입과 설계시 다양한 인자의 반영을 위하여 11개의 상위지표를 설정하여 보다 구체적인접근을 유도하였다. 또한 Plan-Do-Check-Action(PDCA)의 순환 방식을 기반으로 1차 구상단계, 2차 최적화 단계를 통한 공동구 도입과 설계를 보다 효율적으로 구현할 수 있도록 하였으며, 이를 위한 최적화 평가 프로그램을 개발하였다.

Abstract

In current, there has not been the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel by considering urban type and size, the function of surrounding road and feasibility analyses with respect to construction method, and arrangement of accommodation facilities inside multi-utility tunnel. Thus, in this study, we developed the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel before and after the decision of the multi-utility tunnel installation. In this paper, we have selected the Deming cycle which is used in various fields among several decision methods for optimizing the design. For the purpose of reflecting the various factors in the design of the multi-utility tunnel, 11 higher indicators were set up to lead to more detailed approaches. In addition, based on the “Plan-Do-Check-Action (PDCA)” circulation method, we can realize the installation of the multi-utility tunnel and design more efficiently through the first phase for conception and the second phase for optimization, and develop the program for the evaluation model accordingly.

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Abstract

The uncertain existence and insufficient information of underground structures, such as pipe lines and cable tunnels, is causing many problems related to route plan, design, construction of new underground structures. The theoretical equations that is able to predict the location, size, and direction of underground structures through electric field analysis are suggested at the previous study (Ryu., 2015). Three field tests were performed for predicting the location, size, and direction of underground structures and the existence and size of sink-hole. Prediction results were reflected at the design and follow-up measures were performed.

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벤토나이트는 물과 접촉하면 팽창하고 점성을 발휘하는 성질이 있어 일반적으로 차수가 필요한 토목공사에 많이 활용되고 있다. 이수식 TBM에서는 이와 같은 성질을 활용하여 가압된 슬러리로 불투수성 막을 형성하고 굴착벽면의 붕괴를 방지하는 동시에 굴착된 버력을 운송하며 굴착을 수행한다. 하지만 벤토나이트는 해수와 접촉할 경우 팽창성이 저하되어 그 성질을 발휘하지 못하는 문제가 있다. 이는 해수 조건에서 이수식TBM으로 터널을 굴착할 시 지하수 유입 증가로 인한 굴착 안정성 및 버력 배출에 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이수식 TBM으로 터널을 굴착 시 해수의 유입으로 인한 슬러리의 상태변화를 살펴보고이에 대응하기 위한 슬러리 관리방안을 제시 하였다. 이를 위해 현장에서 적용된 슬러리 품질관리 기준을 바탕으로 실내시험을 수행하였으며, 해수의 영향이 있는 현장에 적용 할 수 있는 방안을 제시하였다.

Abstract

Bentonite swells when it comes into contact with water and makes it a viscous fluid. Thus it is widely used in civil engineering works for waterproofing. Utilizing the properties of bentonite, the slurry shield TBM supports excavated face with pressurized slurry as well as transporting excavated muck. When bentonite is in contact with seawater, due to the change of double layer thickness, its expandability and viscosity are lowered. This may cause problems for excavation stability and muck discharge due to the increase of sea water inflow when Slurry TBM is used under sea water conditions. In this study, the change of slurry condition caused by the inflow of sea water during tunnel excavation with Slurry TBM was investigated and a slurry management guideline was proposed. For this purpose, a laboratory test was carried out based on the slurry management criterions applied in the field, and a method applicable to the field where sea water is affected has been proposed.

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암반용 TBM 공사에서 디스크 커터의 마모도 예측은 설계 및 시공 단계에서 정확한 공사비와 공사기간을 추정하는데 중요한 요소이다. 디스크 커터 마모도 예측에 널리 사용되고 있는 방법으로는 CSM 모델, 노르웨이 NTNU 모델, Gehring 모델이 있으며, 이들 모델은 각각 세르샤 시험, NTNU 시험 결과로부터 도출된 디스크 커터의 마모지수와 수명 지수를 활용하고 있다. 세르샤 시험은 금속 핀을 이용하여 일방향으로 마모를 발생 시키기 때문에 광물 입자크기나 암석의 이방성에 따라 결과의 편차가 큰 것으로 조사되었다(SINTEF, 2013). 한편, NTNU 시험의 경우에 시료 성형을 위한 사전 작업이 필요하기 때문에 수행 완료까지 2∼3일의 기간이 소요된다. 본 연구에서는 금속 디스크의 회전과 이와 직교되는 방향으로 이동하면서양방향 마모를 발생시켜 마모시험 결과의 편차를 줄이고, NTNU 시험 대비 별도의 시료성형이 필요 없어 소요 시간을1∼2시간으로 단축할 수 있는 새로운 디스크 커터 마모도 예측시험과 이를 이용한 마모지수를 제안하였다. 제안된 마모지수는 동일 암석을 이용한 세르샤 시험과 NTNU 시험결과와 비교하여 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 또한 국내 외 TBM 현장의 암석 시편을 이용하여 시험결과와 현장의 실제 디스크 커터 마모량을 비교 검증하였으며, 95%의 높은 결정계수를 확인하였다. NAT 시험은 신속하게 시험 수행이 가능하고, 시험 결과로부터 제안된 마모지수가 높은 신뢰수준을 보이는 것으로 판단되어 향후 활용도가 높을 것으로 기대한다.

Abstract

Wear prediction of TBM disc cutters is a very important issue for hard rock TBMs as number of cutter head intervention. In this regard, some model such as NTNU, Gehring model, CSM models have been used to predict disc cutter wear and intervention interval. There are some deficiencies in these models. This paper developed a new test method for wear prediction for TBM disc cutter and proposed a new abrasion index. In this regard, different abrasivity indices along with their testing methods are explained. A comparative study is performed to develop the predictability of different cutter life evaluation methods and index. The evaluation of the new methods proposed in this paper shows a very good agreement with the actual cutter life and intervention interval length. The proposed tester and index can be easily used to predict the intervention interval length and cutter wear evaluation in both planning and construction stages of a TBM tunneling project.

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도심지 개착식 굴착공사 중 발생하는 붕괴사고는 공사장 내에서의 인명 및 물질적 피해를 불러일으킬 뿐만 아니라, 공사장 주변의 지반침하로 인한 도로함몰 및 시설물 피해를유발한다. 따라서, 도심지에서 개착식 굴착공사를 수행함에 있어서, 계획, 설계 및 시공의 건설 전체 단계에서 굴착공사 붕괴 방지를 위한 철저한 대비가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 개착식 굴착공사 중붕괴사고 예방을 위해, 중점적으로 관리되어야 할 우선 요소 결정 연구를 수행하였다. 먼저, 과거 흙막이 굴착공사의 사고사례 조사결과를 분석하고, 전문가 합의에 의한 의사결정 방법인 델파이 기법을 이용하여 붕괴 유발 요소에 대한 중요도를 산정하였다. 그 결과, 지하수 처리, 지반조사의 부실, 시공상의 불안정 등이 흙막이 공사 붕괴 예방을 위한 중점 관리요소로 도출되었다.

Abstract

The collapse accidents during a open ground excavation in urban areas not only lead to human injuries and material damages in the construction site, but also lead to road sinks and damages to the adjacent facilities due to settlement of ground around the construction site. Therefore, during a open ground excavation in the urban areas, it is necessary to thoroughly prepare for prevention of collapse accidents, and consider whole construction stage such as planning, design and construction. In this study, the priorities to be managed mainly were obtained in order to prevent collapse accidents during a open ground excavation. After analyzing results from past accidents cases for open ground excavations, priorities were evaluated regarding collapse-inducing elements using the Delphi technique which is a decision-making method by consensus among experts. As a result, insufficient groundwater treatment, bad geotechnical investigation and instability on construction, etc. were obtained as priorities for prevention of collapse accidents.

초록

최근 대형화되고 있는 지하구조물은 평상시는 물론 지진시에도 안정성을 확보하여야 한다. 특히 지하구조물 중에서도해저터널은 지진시 안정성 유지가 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 논문의 목표는 해저터널의 지진시 안정성 유지에 획기적인 시설물 중의 하나인 Flexible segment에 대해서 진동대 시험을 이용한 효용성 검증이다. 검증된 결과를 토대로 3차원 동해석을 통해 Flexible segment의 최적위치를 제안하는 것이 또 다른 하나의 논문 목표이다. 본 연구 수행을 위해 선정한 가상해저터널 단면에 상사율(1:100)을 고려한 1g 진동대 시험(1g Shaking Table Test)을 경주지진파, 인공지진파, 종방향, 횡방향, Flexible segment유무 등을 고려해서 모두 8회 이상 수행하였다. 진동대 시험 수행결과 전 시험 모두에서 Flexible Segment가 해저터널 내진성능향상에 효과가 있음을 확인하였다. 또한 시험적으로 내진성능 향상에 효과가검증된 Flexible segment의 최적 위치를 선정하기 위하여, 3차원 동적 수치해석을 수행하였다. 그 결과 분기구간에서Flexible segment를 인접해 설치할 경우 지진가속도가 감쇠하는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract

Underground structures that have recently become larger are required to be stable not only during normal times but also during earthquakes. Especially, it is very important to maintain the stability of the subsea tunnels during the earthquake. The objective of this paper is to verify the effectiveness of the flexible segment, which is one of the breakthrough facilities to maintain the stability of the subsea tunnel during the earthquake using the shaking table test. Another goal of this paper is to propose the optimum position of the flexible segment through 3D dynamic numerical analysis based on the verified results from shaking table tests. The 1g shaking table test considering the similarity ratio (1:100) to the cross section of the selected artificial subsea tunnel was carried out considering the Geongju and Artificial seismic waves, longitudinal and lateral wave, and with/without flexible segments eight times or more. As a result of the shaking table test, it was confirmed that the flexible segment is effective in improving the seismic performance of the undersea tunnel in all the experimental results. In addition, 3D dynamic numerical analysis was performed to select the optimum position of the flexible segment which is effective for improving seismic performance. As a result, it was confirmed that the seismic acceleration is attenuated when the flexible segment is installed adjacent to the branch section in subsea tunnel.

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도심지 터널에 주로 적용되는 횡류식 환기방식은 환기구간 거리가 길어질수록 환기성능이 저하되므로 균일한 풍량분배가 필요하다. 본 연구에서는 환기구간 거리가 길어져도 균일한 풍량분배를 통해 설계값의 환기성능을 확보할 수 있도록급배기구의 개도율을 최적화하는 프로그램을 개발하였으며, TUNVEN DUCT 프로그램과의 비교를 통해 프로그램의예측 성능을 검증하였다. 이를 위해 반횡류 급기 환기방식을 적용하였으며, 두 프로그램은 유사한 포트 크기 및 풍량 분배를 예측하고 있으며, 계산값의 변동범위는 각각 11.71% 와 1.36% 인 것으로 나타났다. 이 프로그램은 다양한 터널 연장 및 급배기 포트 설치 조건에 대한 신속한 분석이 가능하므로, 횡류식 및 반횡류 환기방식의 포트 최적화 설계에 상당히 유용할 것으로 판단된다.

Abstract

The transverse ventilation system, commonly applied to urban tunnel, is necessary to be distributed with airflow uniformly. In this study, we developed a program that can optimize the opening ratio of ports to ensure ventilation performance of design criteria through a uniform airflow distribution even though ventilation interval becomes longer. And program’s prediction performance was verified by comparison with TUNVEN DUCT program. For comparison, Semi-transverse ventilation system was applied. Both programs predicted a similar port size and air flow distribution, and the variation range of the calculated values was 11.71% and 1.36%, respectively. This program is very useful for port optimization design of transverse and semitransverse ventilation system, because it is possible to analyze various tunnel lengths and supply/exhaust port installation conditions.

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Abstract

In this study, drainage systems were proposed to drain the leakage of groundwater in the existing underground concrete structures. Drainage technology consists of drainage board, wire mesh, fixed nail, and mortar with mineral. For the purpose of increasing the construction speed, the drainage board and wire mesh were attached on the surface of cement concrete using the air nailer and fixed nail. The mortar with 30% of blast furnace slag was sprayed on the drainage board and wire mesh using the spray mortar equipment. The field test construction was carried out in a conventional concrete lining tunnel and concrete retaining wall for performance verification of the drainage system in the field. There was no problem with performance degradation in the drainage system after three years. The bond strength tests were performed on the sprayed mortar at 14 days and about 3 years after field test construction. In case of attaching the wire mesh on the drainage board, the bond strengths of the sprayed mortar were 1.04 MPa at 14 days and 1.46 MPa about 3 years. In case of the drainage board without the wire mesh, the bond strengths of the sprayed mortar were 1.13 MPa at 14 days and 0.89 MPa, less than 1 MPa of bond strength criteria, about 3 years.

초록

차수용 박층 멤브레인은 폴리머를 주요 구성성분으로 하는 재료로서 높은 부착성능과 시공성을 특징으로 하는 방수 재료이다. 차수용 박층 멤브레인은 일반적으로 콘크리트 또는 숏크리트 라이닝과 일체화되어 복합 구조체 형태로 방수 기능을 발현하는 재료이다. 본 연구에서는 지하구조물의 대표적인 구조물인 터널에서 차수용 박층 멤브레인 타설이 가능한 콘크리트 라이닝 재료에 차수용 박층 멤브레인을 적용할 경우 콘크리트 라이닝의 거동 변화를 수치해석적 방법으로검토하였다. 콘크리트 라이닝의 거동은 3점 휨 시험을 수행하는 것으로 가정하고 이때 발생한 하중-변위 관계를 통해 콘크리트 라이닝의 최대 휨 하중 변화와 항복 이후 변화를 검토하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 콘크리트 라이닝에 차수용 박층 멤브레인 시공을 통해 고려할만한 보강효과를 확인하였다.

Abstract

A spray-applied waterproofing membrane which consists of polymers has a relatively higher constructability and adhesion than the conventional sheet-type waterproofing materials. And the spray-applied waterproofing membrane generally shows a waterproofing ability as a composite structure with shotcrete or concrete lining. Because its purpose is waterproofing at the structure, structural effects were not well reported than waterproofing abilities. In this study, structural effects of the membrane-attached concrete lining were evaluated using 3-point bending test by the numerical method. From the analysis, a load-displacement behavior of the concrete lining and fracturing energy after yielding were compared with various conditions. Consequently, concrete lining with spray-applied waterproofing membrane shows more higher flexural strength and fracturing energy than the single-layer concrete lining.