초록

최근, 도심지에 초고층 아파트, 롯데월드타워와 같은 초고층빌딩의 수가 증가하면서 말뚝기초에 작용하는 풍하중, 지진하중, 토압 등 수평하중의 중요성이 높아지고 있다. 또한 도심지의 지상공간이 포화되면서 발생하는 다양한 문제를 해결하기 위하여 지하공간 개발은 유용한 해결책으로 언급되고 있다. 따라서 도심지 지하공간 개발에서 터널굴착에 대한 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝의 거동, 지하공간의 개발을 모사하는 터널굴착과 관련된 연구는 많은 연구자들에 의해수행되고 있다. 하지만, 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝과 터널굴착으로 야기되는 상호거동에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 도심지의 상황을 반영하여 수직하중과 수평하중을 받는 기존 구조물 하부에 터널을 굴착함으로써 야기되는 말뚝의 거동을 실내모형시험, 근거리사진계측 및 수치해석을 통해 비교 및 분석하였다. 말뚝과 터널의 수평이격거리(0.0D, 1.0D, 2.0D: D =터널직경)와 허용수평하중의 크기(0.34  , 0.67  ,  )에 따라 총 9 CASE로 분류하여 터널굴착에 따른 말뚝의 축력과 거동을 관찰하였다. 그 결과 말뚝과 터널의 수평이격거리(0D)가 가까울수록 말뚝은 터널 굴착의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었고 수평이격거리가 멀어질수록(2D) 터널굴착의 영향보다는 허용수평하중의 영향을 더 크게 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 수평이격거리가 증가하고(2D) 허용수평하중의 크기가 증가할수록( ) 말뚝 축력의 변화양상이 크게 발생하는 것을 알 수 있었다.

Abstract

Recently, as the number of high-rise building and earthquake occurrence are increasing,it is more important to consider horizontal load such as wind and seismic loads, earthpressure, for the pile foundation. Also, development of underground space in urbanareas is more demanded to meet various problem induced by growing population. Many studies on pile subjected to horizontal load have been conducted by manyresearchers. However, research regarding interactive behavior on pile subjected tohorizontal load with tunnel are rare, so far. In this study, therefore, study on thebehaviors of ground and horizontal and vertical loads applied to single pile was carriedout using laboratory model test and numerical analysis. The pile axial force and grounddeformation were investigated according to offset between pile and tunnel (0.0D,1.0D, 2.0D: D = tunnel diameter). At the same time, close range photogrammetry wasused to measure displacement of underground due to tunnelling during laboratorymodel test. The results from numerical analysis were compared to that from laboratorymodel test.

초록

본 연구에서는 해저터널 내부에서 발생하는 해저유출수를 소화용수로 사용하기 위해서, 압축공기포(CAF) 소화설비의 소화용수 적용성을 확인하였다. KS B ISO 7203-1(비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양) 규격에 따라 포수집기를제작하였으며, 소화용수를 담수로 19회, 해수로 15회로 총 34회 실험을 하였다. 포 환원시간은 담수는 평균 237.73초, 해수는 평균 215.60초로 측정되어, 해수의 압축공기포Journal of Korean Tunnelling and Underground Space AssociationByoung-Jik ParkㆍHyun-Jun ShinㆍYong-Ho YooㆍJin-Ouk ParkㆍHwi-Seong KimㆍYang-Kyun Kim706(CAF) 소화용수 적용성을 확인하였다. 아울러, 열차 내 화재를 직접적으로 소화할 수 있도록 창문 파괴장치를 제작하고,3차례 실물화재 실험을 수행하였다. 마지막 3차 실험에서는 2초만에 유리를 파괴하고 소화활동을 할 수 있는 구멍을 만들었으며, 이동식 압축공기포(CAF) 소화기를 사용하여 3초 만에 화재를 진압하였다.

Abstract

In this study, applicability of compressed air form (CAF) fire water was verified in abid to use the undersea effluent as fire water. Foam collector was fabricated inaccordance with KS B ISO 7203-1 (Specification for low expansion foam concentratesfor top application to water-immiscible liquids) and the test was conducted using freshwater as fire water for 19 times and using seawater as fire water 15 times that totaled34 times. Foam reduction time was 237.73 seconds on average with fresh water and215.60 seconds with seawater, which proved the applicability of CAF fire water usingseawater. Besides, window breaker was fabricated to directly extinguish the fire intrain and a full-scale fire test was conducted three times. At the final 3rd test, windowglass was broken in 2 seconds to make the hole for fire extinguishing and suppressedthe fire in 3 seconds using CAF fire extinguisher.

초록

최근 급증하는 도로 교통량을 원활히 처리할 수 있는 대안으로 복층터널과 같은 지하구조물의 건설이 증가하고 있다. 복층터널은 내부에 상부와 하부를 분리하는 중간슬래브가 존재한다. 중간슬래브는 차량이 주행할 때 발생하는 차량의 동적하중으로 인하여 동적거동을 하게 되며, 그 동적거동을 정확히 파악하여 설계 및 해석에 이용하는 것이 중Journal of Korean Tunnelling and Underground Space AssociationHyo-Beom KimㆍChang-Won KwakㆍInn-Joon Park718요하다. 본 연구에서는 복층터널 중간슬래브의 구조형식, 설계속도, 주행차량 및 노면조도 등을 고려한 해석모델을 작성하고 노면에 차량이 일정속도로 주행하는 경우에 대해 3차원 동적해석을 수행하여 복층터널 중간슬래브의 동적거동을분석하였다. 그 결과, 중간슬래브의 동적영향을 대표하는 동적확대계수는 탄성받침 지지조건 및 보통의 노면조도 조건에서 가장 크게 증폭되는 경향을 보였고, 양호한 노면조도와 강결연결 조건에 의해 동적영향을 작게 할 수 있음을 확인하였다.

Abstract

Recently, the construction of underground structure such as a double-deck tunnel isincreasing to manage rapid growth of roadway traffic volume. Double-deck tunnelincludes middle slab to separate upper and lower road inside, and various sourcesaffect the dynamic behaviour of middle slab due to dynamic loading of vehicle. Therefore, it is important to investigate the dynamic response of middle slab preciselyto apply it to design and analysis of double-deck tunnel. In this study, dynamic analysismodel of middle slab considering structural type, design velocity, vehicle load, andsurface roughness, etc. is built. 3-dimensional dynamic analysis is performed to assessdynamic response of middle slab. Consequently, Dynamic Magnification Factor whichrepresents dynamic response of middle slab shows maximum in case of elastomericbearings (EB) and average roughness (Grade C). It is also expected that dynamicresponse can be reduced under the condition of good roughness (Grade B) and fixedbearings (FB).

초록

터널을 굴착하면 터널주변과 상부의 지반이 느슨해지고 변형되며, 이로 인해 터널주변지반의 응력이 변화된다. Terzaghi는 터널굴착으로 인한 천단 상부지반의 이완형태를Trapdoor 실험을 통해 규명하였다. 그러나 Terzaghi는 터널천단부가 등변위 되는 조건만 생각하였으며, 터널천단부가 오목곡선이나 볼록곡선 등의 형태로 변형될 경우에 대해서는 생각하지 않았다. 따라서 본 과제에서 지반이완 형태와 터널천단부 변위형태의상관관계에 대하여 실험적으로 연구하였다. 이를 위하여 터널천단부의 이완형태를 등Journal of Korean Tunnelling and Underground Space AssociationIl Jae YimㆍSang Duk Lee734변위, 오목곡선, 볼록곡선의 세가지 형태로 모사하여 실험을 수행하고 그 결과를 비교 하였다. 실험결과 이완지반의 하중전이는 지반변형특성에 따라 다양한 형태로 발생될 수 있음을 확인하였다.

Abstract

In the shallow tunnel, the surrounding ground could be loosened and deformed,which could be the cause of stress change in the ground. Terzaghi has clarified thedevelopment of a ground arching induced by the deformation of a tunnel crown in thetrap door tests. However, he considered only the case in which that the tunnel crowndeformed uniformly. He did not consider the effect of deformation shapes. Therefore,the relation between the shape of the ground relaxation above the tunnel crown and thedeformation shape of the tunnel crown is not clear yet. In this study, model tests wereperformed for the three types of the tunnel crown, such as uniform, concave andconvex shapes. As results, it was found that the vertical load would be transferred invarious types depending on the deformation shapes of the tunnel crown.

초록

최근 들어 터널구조물이 도로 및 철도에서 차지하는 비율들이 급증하고 있다. 이러한 추세와 더불어 유지관리상에서 터널 콘크리트 라이닝 균열 및 라이닝 국부적인 탈락 발생 비율이 점차 증가하고 있다. 터널유지관리에서 터널 콘크리트라이닝에 대한 유지관리는 유지관리 업무의 핵심으로 관리되고 있다. 이와 더불어 터널 주행자의 안전성 확보 측면에서는터널 포장부에 대한 유지관리가 중요하다. 일반적으로 터널 설계 시 터널 하부 지반조건은 양호한 암반조건으로 설계되므로 과거에는 터널포장부에서 지반지지력 부족 등으로 균열들이 발생한 경우가 많지 않았다. 최근에 터널구조물 건설이 급증하고 터널길이가 장대화 되면서 국부적으로 터널하부에 지반조건이 파쇄가 심한 토사구간이 존재하는 경우가 종종 발생하고 있다. 이러한 지반조건에 포설된 터널포장은 장기간 시간 경과후 지하수 침투등으로 포장부 하부 지지력 감소로 인한 포장부 균열이 발생하고 있는 것으로 조사되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 터널 내 포장부에 균열이 발생한사례를 대상으로 터널 내 포장 균열 발생 형태와 지지력 감소를 평가하기 위하여 터널 포장균열 발생구간의 ISM값과 동적지지력 특성, 특이구간 분포정도를 조사분석하였고 터널포장부에 대한 균열대책 보강방안을 분석하였다.

Abstract

Recently, the proportion of tunnel structures in roads and railways has increasedrapidly. Along with this trend, the rate of occurrence of cracks and dropouts in concretelining of tunnel structures is increasing. Generally, maintenance of such concretelining is normalized and managed as the core of maintenance work in tunnelmaintenance. However, the maintenance of the tunnel pavement is important insecuring driver in the tunnel. In the design of tunnels, the underground condition of thetunnel is designed to be in good rock condition, so there have not been many cases ofcracks in the tunnel pavement in the past. Recently, the construction of tunnelstructures has been rapidly increased, and the length of the tunnels has becomelonger.Tunnel pavement installed in these ground conditions is increasing theoccurrence of cracks in the pavement due to decrease of bearing capacity of thepavement after a long time. In this study, FWD and GPR were conducted to analyzethe types of cracks and the reduction of bearing capacity in the tunnel.

초록

Abstract

The need of the underground space for the infrastructures in urban area is increasing,and especially the demand for shallow tunnels increased drastically. It is very importantthat the shallow tunnel in the urban area should fulfill not only its own safetyconditions but also the safety condition for the adjacent structures and the surroundingsub-structure. Most of the studies on the behavior of shallow tunnels concentrated onlyon their behaviors due to the local deformation of the tunnel, such as tunnel crown ortunnel sidewall. However, few studies have been performed for the behavior of theshallow tunnel due to the deformation of the entire tunnel. Therefore, in this study the behavior of the surrounding ground and the stability causedby deformation of the whole tunnel were studied. For that purpose, model tests wereperformed for the various ground surface slopes and the cover depth of the tunnel. Themodel tunnel (width 300 mm, height 200 mm) could be simulationally deformed in thevertical and horizontal direction. The model ground was built by using carbon rods ofthree types (4 mm, 6 mm, 8 mm), in various surface slopes and cover depth of thetunnel. The subsidence of ground surface, the load on the tunnel crown and thesidewall, and the transferred load near tunnel were measured. As results, the ground surface subsided above the tunnel, and its amount decreased asthe distance from the tunnel increased. The influence of a tunnel ceased in a certaindistance from the tunnel. At the inclined ground surface, the wider subsidence hasbeen occurred. The loads on the crown and the sidewall were clearly visible, but therewas no effect of the surface slope at a certain depth. The load transfer on the adjacentground was larger when the cover depth (on the horizontal surface) was lager. Thehigher the level (on the inclined surface), the wider and smaller it appeared. On the shallow tunnel under inclined surface, the transfer of the ambient load on the tunnel sidewall (low side) was clearlyvisible.

초록

최근 도심지의 지상교통시설이 포화수준에 이르렀을 뿐만 아니라 증가하는 교통량으로 인한 교통난과 미세먼지 등의 대기환경 오염의 심화로 인하여 지하도로건설이 각광을 받고 있다. 지하도로건설은 도심지 교통난 해소와 더불어 친환경적인 도시설계가 가능하기 때문에 신설도로 뿐만 아니라 기존도로 역시 지하화 되어 가는 추세이다. 지하도로건설시 IC(분기점)와 JC(나들목) 역할을 수행하는 분기터널의 건설은 필수적이라 할 수 있다. 따라서 분기터널에 의한 기존터널의영향분석은 필수적으로 고려해야한다. 본 연구에서는 분기터널 굴착 시 기존터널에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하였다. 분기터널을 기존터널의 직하부를 기점으로 하여 시계방향으로 45°간격으로 총 5가지의 경우를 설정하였으며, 각각의 경우에서 변위조절방법(Displacement Controlled Model)을 이용하여 지반손실률을 0.5%, 1.0% 그리고1.5%을 적용하여 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 지반손실률이 증가할수록 변위와 파괴범위, 그리고 안정성에 미치는영향이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 직하부에 위치한 분기터널이 가장 안정성에 취약한 것으로 확인 되었으며, 분기터널의 위치가 연직, 수평방향에 있을 경우보다 대각선방향에 위치할 경우가 변형과 라이닝 파괴 측면에서 불안정한 것으로 나타났다.

Abstract

Recently, underground road construction is attracting attention due to the groundtransportation facilities in the urban area have reached the saturation level and also theincrease in the traffic volume and the deepening of air pollution such as fine dust. Construction of underground roads is not only a reduce trafficjam in downtown butalso eco-friendly city design, so existing roads as well as new roads are becomingunderground. It is essential to construct divergence tunnels that serve as IC (interchage)and JC (Junction) when constructing underpasses. Therefore, the analysis of the effectof the existing tunnel by the divergence tunnel should be considered as essential. Inthis study, numerical analysis is performed to analyze the effect of existing tunnel onexcavation of divergence tunnel. The divergence tunnels were set in 5 cases at 45°intervals in the clockwise direction starting from the lower part of the existing tunnel. In each case, numerical analysis was carried out by using the DCM (DisplacementControlled Model) for applying the volume loss of 0.5%, 1.0% and 1.5%. As a result,it was found that, when the volume loss increased, the effect on displacement, fracturerange, and effect on stability increased as well. In addition, it was confirmed that thedivergence tunnel located directly underneath is weakest for the stability, and the casewhere the divergence tunnel is located diagonally rather than the vertical andhorizontal direction is found to be vulnerable to displacement and lining destruction.

초록

쉴드 TBM 터널에 대한 2차원 수치해석 시 기존 연구에서는 뒤채움재 및 실제적인 내공변위 분포를 적절히 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하고자 gap parameter 적용 시 굴착면에서 발생하는 실제적인 내공변위분포를 고려하고, 적정한 뒤채움재 물성치를 적용한 모델링방법을 제시하였다. 이를 위해 단일층 풍화토 지반을 대상으로 gap parameter와 토피고가 굴착면의 지반손실량과 지표손실량으로 구성되는 체적손실량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 대부분의 지표침하가 굴착직후에 발생하였으며,토피고 및 gap parameter가 증가할수록 수치해석을 통해 얻은 지표침하곡선의 영향범위가 제안된 이론식보다 넓게 나타났다. 따라서 2차원 수치해석 시 쉴드 TBM 터널의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 하중분담률을 이용하여 gapparameter를 적용하고, 뒤채움재의 물성치도 적절히 고려해야 한다고 판단된다.

Abstract

Backfill grouting and realistic convergence distribution were not properly consideredin previous studies on 2D numerical analysis of a shield TBM tunnel. In this study,thus, a modeling method was suggested to cope with this problem by considering arealistic convergence distribution and a proper properties of backfill grouting. To thisend, the influence of gap parameter and depth of rock cover on volume loss, composedof ground volume loss around tunnel excavation and surface volume loss, wasanalyzed with a single weathered soil layer. As a result, most of surface settlementswere occurred immediately after excavation. Also, as depth of rock cover and gapparameter increased, the influence range of surface settlement curves obtained from2D numerical analyses became broader than a suggested theoretical equation. Therefore, it is inferred that gap parameter should be applied based on load distributionratio and the property of backfill grouting properly considered for the estimation of theprecise behavior of a shield TBM tunnel in 2D numerical analysis.

초록

터널 내의 CCTV 영상은 동적으로 변화하는 요소들에 의해 영향을 받는 다양한 영상들을 촬영한다. 또한, 카메라의 상태또한 관리 및 배치가 쉽지 않아 터널 내부 환경 변화에 따라 영상이 달라지는 경향이 있다. 본 논문에서는 터널 내에 설치된 CCTV 카메라 영상을 이용해 차량을 탐지하고 그 차량을 지속적으로 추적하는 새로운 방법을 소개한다. 터널 내CCTV 카메라 영상은 모션블러 효과와 먼지로 인한 렌즈 흐려짐 효과로 인해 바로 차량을 탐지할 수 없다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이를 극복하기 위해 차영상/비-최대 억제 기법과 Haar Cascade 기법 등에 대한 효과 검토 실험을 제안하고 수행하였다. 본 논문에서 제안하는 방법을 통해 터널 내에 설치된 CCTV에서 차량의 탐지와 추적을 효과적으로 수행할 수 있으며 다양한 터널 유고상황을 자동으로 파악하기 위한 중요 정보를 확보할 수 있었다.

Abstract

Surveillance cameras installed in tunnels capture the various video frames effected bydynamic and variable factors. Also localizing and managing the cameras in tunnel isnot affordable, and quality of capturing frame is effected by time. In this paper, weintroduce a new method to detect and track the vehicles in tunnel by using surveillancecameras installed in tunnel. It is difficult to detect the video frames directly fromsurveillance cameras due to the motion blur effect and blurring effect on lens by dirt. In order to overcome this difficulties, two new methods such as Differential Frame/Non-Maxima Suppression (DFNMS) and Haar Cascade Detector to track cars areproposed and investigated for their feasibilities. In the study, it was shown that highprecision and recall values were achievable by the two methods, which then be capableof providing practical data and key information to an automatic accident detectionsystem in tunnels.