초록

본 연구에서는 지반보강용 시멘트-페이스트에 초음파를 조사하여 온도변화, 점도, 일축압축강도, 육안관측 시험을 통해초음파가 시멘트-페이스트에 어떠한 물리적 특성을 변화시키는지에 대하여 고찰하였다. 실험에 사용된 w/c는 50~100% 까지 다양하게 진행하였으며, 그라우트재의 온도변화는 ± 2°C내에서 범위를 벗어나지 않도록 조절하여 실험을 진행하였다. 실험결과 온도변화는 초음파 조사시간에 비례하여 일정하게 증가하였고, 초음파를 조사한 지반보강용 시멘트-페이스트 점도는 최대 40%까지 감소하는 것으로 나타났다. 일축압축강도는 평균 30% 증가하였으며 육안관측시험에서도초음파를 조사한 시멘트-페이스트의 단면이 공극이 많이 감소하는 양상을 보였다.

Abstract

In a performance-based design, the structural safety is estimated from pre- defined damage states and corresponding damage indices. Both damage states and damage indices are well defined for above-ground structures, but very limited studies have been performed on underground structures. In this study, we define the damage states and damage indices of a cut-and-cover box tunnel which is one of typical structures used in metro systems, under a seismic excitation from a series of inelastic frame analyses. Three damage states are defined in terms of the number of plastic hinges that develop within the structure. The damage index is defined as the ratio of the elastic moment to the yield moment. Through use of the proposed index, the inelastic behavior and failure mechanism of box tunnels can be simulated and predicted through elastic analysis. In addition, the damage indices are linked to free-field shear strains. Because the free-field shear strain can be easily calculated from a 1D site response analysis, the proposed method can be readily used in practice. Further studies are needed to determine the range of shear strains and associated uncertainties for various types of tunnels and site profiles. However, the inter-linked platform of damage state - damage index - shear wave velocity - shear strain provides a novel approach for estimating the inelastic response of tunnels, and can be widely used in practice for seismic designs.

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화재와 같은 상황에서 인간의 피난 행동을 실험하는 것은 경제적으로나 윤리적으로 많은 제약이 따른다. 때문에 인간의피난행동은 기존에 보고･연구된 피난 행동을 바탕으로 시뮬레이션 되고 있으며 최근에는 컴퓨터 성능의 발전으로 현실에 가까운 모델들이 연구될 수 있는 기반이 마련되었다. 본 연구에서는 화재시 인간의 행동특성과 연기 전파를 모델링하여 지하철 승강장 내에서의 피난시간을 분석하였다. 또한 지하철 역사 승강장의 형태를 계단 위치에 따라 구분하여 각 승강장별 피난시간을 비교함으로써 피난효율을 검토하였다. 그 결과 상대식 승강장은 섬식 승강장에 비해 평균 36.82%의피난시간이 더 소요되며, 승강장 내의 계단 위치에 따라서는 승강장 중앙에서 화재가 발생하는 경우 상대식 승강장이210초, 섬식 승강장이 186초로 승강장 2/5지점과 4/5지점에 계단이 위치하는 형태가 피난 측면에서 가장 우수한 것으로나타났다.

Abstract

There are many constraints, both economically and ethically that experimenting human evacuation behavior in situations such as fire. Therefore, the evacuation behavior is simulated based on the existing studies. In recent years, the foundation has been established as computer performance advances, models closer to reality can be studied. In this study, the evacuation time in the subway platform was analyzed from modeling human behavior and smoke propagation in a fire. The evacuation efficiency was also examined by dividing the shape of the subway station platform by the stair position and comparing the evacuation times for each platform. As a result, it was found that the side platform was longer than the island platform by 36.82% more time to evacuation. The shape of the stairs is most advantageous in terms of evacuation form side type platform was 210 seconds and island type platform was 186 seconds, when a fire occurs in the center of the platform. And most favorable in location of evacuation stairs were located at 2/5 point and 4/5 from depending on the step location.

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Abstract

This study carried out the density and energy dispersive X-ray spectroscopy and particle size analysis which are the physical characteristics of coal dust by collecting samples of coal dust in the five domestic mines to control the coal dust through ventilation in the workplace for coal mining in the country. This will contribute to a more comfortable working environment by understanding the physical characteristics of the coal dust which is derived from any hard coal produced domestically. In particular, the result of PSA analysis showed that the size of coal dust sample for this study ranged from 0.007~88.614 μm were the particles less than 3.5 μm, the size range responsible for pneumoconiosis. To observe the flow of coal dust collected on the wind speed, the fallout of coal dust produced by the wind tunnel for the wind was measured and the particle size analysis of coal dust fallout was carried out. In addition, airborne dust is measured according to the mine velocity by using a multi-stage Anderson sampler in the mine where fine dust is generated in a large amount and the wind speed is found out to control the coal dust below 3.5 μm. In addition, natural ventilation pressure of A mine was calculated to prevent over design of the main fan.

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도시의 발전에 따라 전력선, 통신선, 상하수도배관 등을 공동으로 수용하는 공동구의 수요는 점점 증가할 것으로 예상되고 있으며 따라서 앞으로 TBM을 이용한 터널시공이증가할 것으로 예상된다. TBM을 이용한 터널 건설시 굴진율 예측은 공기와 공사비 책정의 중요한 요소이다. 현재, NTNU model, CSM model 등의 TBM 굴진율 예측방법이 있지만, 이 방법들은 많은 입력 인자들을 필요로 한다. 본 논문은 문헌조사를 통해 다양한 여러 지반 물성인자들 중, 경암의 취성지수 (Brittleness index)와 TBM 순굴진율간의 관계를 도출하고자 하였다. 특히, 인장강도와 압축강도의 함수인 취성지수는 그 정의에 따라 순굴진율과 관계가 다르고 매우 큰 분산을 가지는 것으로 나타났다. 본 연구는 TBM 순굴진율 예측에서 암반물성 중 취성도가 지니는 의미를 제시하고 있다.

Abstract

In rapid urbanization, demand for utility tunnel increases more, and tunnel boring machine (TBM) has been used widely. Prediction of TBM penetration rate is important for proper estimation of construction period and cost. Although there are several methods, such as NTNU model and CSM model that require many input parameters, fundamental understanding on correlations between rock properties and TBM penetration rate is critical. In this study, we explored the brittleness indices of hard rocks according to various definitions, and the correlations between the brittleness indices and the TBM penentration rates.

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최근 AE 센서를 이용하여 지하 구조물 및 터널의 손상을 모니터링 하는 기법이 널리 활용되고 있다. 지하구조물 내 삽입되는 AE 센서는 커플링(coupling) 상태에 따라 신호의 신뢰도가 결정된다. 건전도 모니터링의 신뢰도를 확보하기 위해서는 커플링 재료의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 블리딩(bleeding)특성을 규명하기 위해 커플링 재료로 포틀랜드 시멘트, 마이크로 시멘트, 그리고 석고를 이용하여 실내실험을 수행하였다. 블리딩 특성에 영향을 미치는실험 인자를 물-시멘트 배합비율, 재료의 종류, 양생 기간, 그리고 총 주입량으로 결정하였다. 실험결과, 물-시멘트 배합비율과 커플링 주입량이 증가하면 커플링 재료의 블리딩 비율은 증가하는 결과를 보였으며, 포틀랜드 시멘트의 경우 가장 영향이 큰 것으로 분석되었다. 그러나 모든 커플링 재료에서 양생 기간이 블리딩에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 규명된 커플링 재료의 블리딩 특성결과는 AE 센서 설치 시 적합한 재료 선정을 위하여 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract

Acoustic emission (AE) sensors have broadly used to monitor the damage of underground structures and tunnels. The reliability of measured signal is determined by the coupling condition of the AE sensors which are embedded in the target underground structure. To secure the reliability of health monitoring results, it is important to understand the characteristics of the coupling materials. In this study, laboratory tests were performed using portland cement, micro cement, and gypsum as coupling materials in order to verify the bleeding characteristics. The effective parameters for bleeding were determined to be water-cement ratio, material type, curing time, and injected volume of coupling materials. As a results of the experimental study, the bleeding rate increases with an increase in a water-cement ratio and an injected volume; for portland cement, water-cement ratio and injected volume effects are larger than the micro cement. However, curing time is not much effective for occurrence of the bleeding phenomenon. It is anticipated that this study may be useful for the selection of suitable coupling materials for installation of acoustic emission sensors.

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터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장ㆍ단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

Abstract

For initial stability of the tunnel, the primary support, Shotcrete and rockbolt shall be placed in the most appropriate time. This is because the role of such support plays a vital role in long-term and short-term tunnel stability. In this study, the rock bolt is an important supporting system that receives the external pressure generated by the stress relaxation during tunnel excavation as axial force and transmits it to the shotcrete on the tunnel excavation surface. Until now, most of the materials of rock bolts have been used in the field, but there have been many problems such as uncertain quality of Chinese materials entering the market, poor packing due to falling down of rock bolts when filled with mortar, and corrosion due to water. Therefore, in this study, we have developed a high strength steel pipe rock bolt using Autobeam material to solve and improve various problems of existing rock bolts. In order to evaluate the performance of the developed bolt, field tests were carried out and the existing mortar filler in order to improve the performance of the rock bolt, the design and construction criteria were studied and the results were included in this paper.

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본 연구의 목적은 지하 콘크리트 구조물에서 부분적으로 발생하는 누수를 처리하기 위하여 기존에 제안된 전단면 유도배수시스템을 수정하여 제안하는 것이다. 누수된 부분에만 유도배수시스템을 적용하기 위하여 누수된 지하수를 유도배수시스템내에서 집수 지점으로 유도하는 기술과 집수된 지하수를 지하 콘크리트 구조물의 배수 시설로 이동시키기 위한기술을 추가 제안하였다. 유도배수시스템내로 누수된 지하수를 집수 지점으로 유도하기 위한 4가지 방수 재료들, 즉, 다공질의 고무 재료인 Durkflex, 초강력 접착력을 가진 KE-45 실리콘 접착제, 폴리머 계열 재료인 Hotty-gel 및 일반 실리콘 접착제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 방수 재료 Hotty-gel만 완벽한 방수 성능을 보였고 나머지 3가지 방수 재료들에서는 누수가 발생하였다. 선정된 방수 재료 Hotty-gel과 집수 지점에서 배수시설로 누수된 지하수를 이동시키기 위한배수관 및 고정 새들(saddle)을 추가한 유도배수시스템을 콘크리트 옹벽에서 시험 시공하였다. 재령 7일, 14일, 21일, 28 일, 2개월, 및 3개월에 수정된 유도배수시스템 배면에 1,000 ml의 물을 주입하여 방수 성능과 유도배수 성능을 평가하였다. 재령 3개월까지 방수 성능 및 유도배수 성능에는 전혀 이상이 없는 것으로 확인되었다. 수정된 유도배수시스템의 총공사 기간 및 공사비에 대한 평가를 위하여 표면 정리 단계, 누수 처리 단계 및 단면 복구 단계별로 기존 누수 보수 공법과비교하였다. 작업 내용, 보수 재료, 시공 장비, 작업 시간, 작업 인원 등을 고려한 개략적인 총 공사 시간 및 공사비에 대하여 비교하였다. 각 시공 단계별로 비교 분석한 결과 수정된 유도배수시스템은 기존의 누수 처리 공법보다 총 공사 기간및 공사비를 절감할 수 있을 것으로 판단되었다.

Abstract

The objective of this study is to propose a modification of the previously proposed drainage system for catching the partial leakage of underground concrete structures. Two techniques were proposed for applying the drainage system only to the leaking parts. One was for conveying leaking groundwater to the collection point in the drainage system and the other was for conveying the collected groundwater to the primary drainage system of the underground concrete structure. Four waterproofing materials for conveying leaking groundwater to the catchment point of the drainage system, Durkflex made of porous rubber material, KE-45 silicone adhesive with super strong adhesion, Hotty-gel made of polymeric materials and general silicone adhesive were evaluated for waterproofing performance. Hotty-gel only showed perfect waterproof performance and the other three waterproof materials leaked. The modified drainage system with Hotty-gel and drainage pipe with fixed saddle to convey the leaking groundwater from the catchment point to the primary drainage system were tested on the concrete retaining wall. The waterproof performance and the drainage performance were evaluated by injecting 1,000 ml of water in the back of the modified drainage system at the 7-day, 14-day, 21-day, 28-day, 2-month and 3-month. There was no problem in waterproof performance and drainage performance of the modified drainage system during 3 months. In order to evaluate the construction period and construction cost of the modified drainage system, it was compared with the existing leaching repair method in surface cleaning stage, leakage treatment stage, and protective barrier stage. Total construction period and construction cost were compared in considering the contents of work, repair material, construction equipment, working time, and total number of workers. As a result of comparing and analyzing in each construction stage, it was concluded that the modified drainage system could save construction period and construction cost compared to the existing leaching repair method.