- 권한신청
- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
24권 1호
초록
본 연구에서는 기존에 개발된 개착식 철도 터널의 지진취약도 모델들을 가중 조합하여 새로운 모델을 제시하고 제시한 모델의 적정성을 평가하였다. 지진취약도 함수의 형태는 최대지반가속도의 대수정규분포형태로, 누적확률분포로 표현된다. 독립적으로 개발된 각 모델을 선형 가중 조합하는 것으로 모델의 불확실성을 줄일 수 있기에 4개의 모델에 대하여 25%씩 동등하게 선형가중을 부여하였다. 조합된 지진취약도 곡선에 최대 지반가속도에 대한 피해발생확률을 이용하여 지진취약도 곡선의 중앙값과 표준편차를 결정하여 새로운 지진취약도 함수를 개발하였다. 개발된 지진취약도 함수의 적합성을 평가하기 위하여 다양한 터널의 지진취약도 곡선과 비교 분석을 진행하였다. 개발된 곡선은 상대적으로 지진피해에 안전한 굴착식 터널의 지진취약도 함수와 비슷한 취약도를 갖는 것으로 나타나는데, 대상 터널은 국내 고속철도 개착식 터널로 높은 내진설계 기준에 의해 기인하는 것으로 판단된다.
Abstract
A weighted linear combination of seismic fragility models previously developed for cut-and-cover railway tunnels was presented and the appropriateness of the combined model was evaluated. The seismic fragility function is expressed in the form of a cumulative probability function of the lognormal distribution based on the peak ground acceleration. The model uncertainty can be reduced by combining models independently developed. Equal weight is applied to four models. The new seismic fragility function was developed for each damage level by determining the median and standard deviation, which are model metrics. Comparing fragility curves developed for other bored tunnels, cut-and-cover tunnels for high-speed railway system have a similar level of fragility. We postulated that this is due to the high seismic design standard for high-speed railway tunnel.
초록
최근 국내 터널기술은 국내 ‧ 외에서 TBM 장비를 활용한 터널 시공 등으로 장대화 및 대단면화 등 다양한 성과를 나타내고 있으며, 특히 하저 및 해저터널이 빈번하게 설계되며, 시공 중에 있다. 가덕 해저터널(3.7 km)이 2010년 12월에 개통되었고 인천 북항터널(5.4 km)은 2017년에 개통되어 운영 중에 있으며 대천항~원산도 간 보령해저터널(6.29 km)이 2021년에 준공될 예정이다. 해외의 경우도 노르웨이, 일본 등의 국가에서 다수의 해저터널이 시공되어 운영 중인 것으로 알려져 있다. 해저터널 건설을 위하여 해저터널과 육상터널의 차이점에 대하여 분석하였으며, 해저터널과 육상터널을 비교하여 단층대와 연약대에서 고수압 조건과 대규모 해수유입으로 인한 안정성 확보 등의 문제점에 대하여 언급하였다. 본 논문에서는 압해-화원 간 국도77호선 건설공사의 해저터널 계획 시 검토하였던 다양한 위험요소와 이를 극복하기 위해 설계 시 반영하였던 대책방안에 대하여 기술하였다.
Abstract
Recently, tunnel technology in Korea has shown various achievements such as long tunnel and large section by tunnel construction using TBM in Korea and abroad. Especially subsea tunnels are frequently designed and constructed. The Ga-deok subsea tunnel was completed in December 2010, and the Incheon North Port Tunnel was opened and operated in 2017, and the Bo-ryeong subsea tunnel between Dae-cheon Port and Won-san Island will be completed in 2021. In foreign countries, many subsea tunnels have been constructed and operated in such as Norway and Japan. The main technical problem in the construction of subsea tunnel is to secure stability due to high water pressure conditions and large-scale seawater inflow in fault zones and weak zones. In this paper, various risk factors and solutions are described in the subsea tunnel planning of national road 77 construction work between Abhae and Hwawon.
초록
본 연구는 경주 중 ‧ 저준위 지하 처분환경에서의 사일로 콘크리트의 음향방출(AE) 신호 감쇠계수()를 결정하기 위해신호감쇠 실험을 수행하였다. 활용된 시료들은 경주 중 ‧ 저준위 처분장 사일로에 사용된 콘크리트 배합비로 제작하였으며 28일간 수중 양생 후 처분환경에 맞도록 온도 및 포화유무에 따라 추가적으로 노출시켰다. 처분조건 별 각 3개씩의 공시체에 대하여 신호전달거리에 따른 AE 신호를 측정한 결과, 초기구간에서는 포화콘크리트의 AE 진폭과 절대에너지가 건조콘크리트의 경우보다 더 높게 나타났지만, 는 포화콘크리트의 경우가 더 높게 산정되었다. 또한, 포화유무와 상관없이 온도가 증가함에 따라 는 감소하는 경향을 보였다. 는 온도조건보다는 포화유무에 따른 영향이 큰 것으로 분석되었으며, 이는 콘크리트 처분구조물의 감쇠신호 측정 시 포화여부를 고려한 판단이 중요하다는 것을 의미한다. 처분환경에서의 콘크리트 는 균열이 발생한 위치에서의 실제 AE 특성 파라미터 값을 추정함으로써 경주 중 ‧ 저준위 처분환경에서 사일로 콘크리트의 건전성을 예측하고 센서의 최적 배치를 결정하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.
Abstract
This study carried out the laboratory tests for AE signal attenuation to determine the attenuation coefficient () of silo concrete in Gyeongju low and intermediate-leveldisposal environments. The concrete samples were prepared by satisfying the concrete mixing ratio used in the Gyeongju disposal silo, and these samples were additionallyexposed depending on the temperature conditions and saturation and, dry condition. As a result of attenuation tests according to the transmission distance on three concretespecimens for each disposal condition, the AE amplitude and absolute energy measured on the saturated concrete were higher than that of the dry concrete in the initialrange of the signal transmission distance, but the of the saturated concrete was higher than that of the dry concrete. Regardless of the saturation and dry conditions, the tended to decrease as the temperature increases. The had a more major influence on the saturation and dry condition than the temperature condition, which means that thesaturation and dry condition is the main consideration in measuring the signal attenuation of a concrete disposal structure. The of concrete in the disposal environment expect to be used to predict the integrity of silos concrete in Gyeongju low and intermediate-level disposal environments by estimating the actual AE parameter values at the location of cracks and to determine the optimum location of sensors.
초록
TBM의 굴착효율을 높이는 가장 중요한 인자인 디스크커터와 커터비트는 커터헤드 설계 및 시공 시 핵심요소로 지반조건에 맞는 디스크커터의 배치, 간격, 개수, 크기, 재질 등은 TBM 공사의 성패를 좌우한다. 또한, 디스크커터는 대표적인 소모성 부품으로 교체횟수에 대한 정확한 예측이 수반되지 않으면, 공사비는 물론 공사에 막대한 지장을 초래 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 대구경 이수식 쉴드TBM 현장에 대하여 설계 시 산정된 디스크커터의 교체횟수와 실제 시공 시 발생한 디스크커터의 마모깊이 및 교체위치에 대하여 현장데이터를 분석하여 비교 ‧ 연구하였다. 정량적인 비교를 위하여 일정한 굴진데이터를 나타내는 구간에서 지반에 따라 풍화토/풍화암, 연암, 경암으로 나누어 구분하였으며, 디스크커터의 위치에 따라 동심원의 궤적이 다르므로 위치에 따라 비교분석 하였다.
Abstract
The disc cutter and cutterbit, which are the most important factors to increase the excavation efficiency of TBM, are key factors in the design and construction of the cutter head. The arrangement, spacing, number, size, and material of disc cutters suitable for the ground conditions determine the success or failure of TBM construction. The disc cutter, which is a representative consumable part in TBM construction, can cause enormous disruption to the construction cost as well as the construction cost unless accurate prediction of wear and replacement cycle is accompanied. Therefore,in this study, the method of calculating the replacement cycle of the disc cutter calculated at the time of design for the slurry shield TBM field, and the depth of wear and replacement location of the disc cutter that occurred during actual construction were compared by analyzing the field data. For a quantitative comparison, weatheredsoil/weathered rock, soft rock, and hard rock were classified ccording to the ground in the section showing constant excavation data, and the trajectory of circle was different depending on the location of the disc cutter, so it was compared and analyzed.
초록
도심지 포화 상태로 인한 지하공간 개발의 일환으로 터널 건설의 수요가 증가하고 있다. 쉴드 TBM 공법은 진동과 소음을 최소화하며 굴착과 동시에 지반 변형을 최소화하는 공법으로, 국내 도심지 터널 시공은 대체로 쉴드 TBM이 적용되고 있다. 도심지 지반침하 예측의 중요성은 나날이 증가하고 있으며 쉴드 TBM 시공의 경우 지반 변형을 최소화 하지만 터널굴착에 의한 지반침하는 필연적으로 발생한다. 따라서 본 연구에서는 도심지 적용성이 높은 쉴드 TBM과 지반침하와의 상관성을 분석하여 지반침하에 주요한 영향을 미치는 쉴드 TBM 시공인자를 제시하고자 한다. 실제 현장에서 수집한 쉴드 TBM 시공데이터와 지반침하 계측데이터 간 상관관계 분석을 수행하였으며, 상관성 정도를 상관계수 “r”로 표현하였다. 그 결과 지반침하에 영향을 미치는 쉴드 TBM 주요 시공인자는 추력(Thrust force), 토크(Torque), 챔버압(Chamber pressure), 뒷채움압(Backfill pressure), 배토량(Muck discharge)으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 향후 쉴드 TBM 운용 시 지반침하를 사전에 예측 및 제어 할 수 있도록 주요 시공데이터에 대한 판단 기준 제시에 기여할 것으로 기대된다.
Abstract
The demand for tunnel construction is increasing as part of underground space development due to urban saturation. The shield TBM method minimizes vibration and noise and minimizes ground deformation that occurs simultaneously with excavation, and shield TBM is generally applied to tunnel construction in urban areas. The importance of urban ground settlement prediction is increasing day by day, and in the case of shield TBM construction, ground deformation is minimized, but ground settlement due to tunnel excavation inevitably occurs. Therefore, in this study, the correlation between shield TBM, which is highly applicable to urban areas, and ground settlement is analyzed to suggest the shield TBM construction factors that have a major effect on ground settlement. Correlation analysis was performed between the shield TBM construction data and ground settlement measurement data collected at the actual site, and the degree of correlation was expressed as a correlation coefficient “r”. As a result, the main construction factors of shield TBM affecting ground settlement were thrust force, torque, chamber pressure, backfill pressure and muck discharge. Based on the results of this study, it is expected to contribute to the presentation of judgment criteria for major construction data so that the ground settlement can be predicted and controlled in advance when operating the shield TBM in the future.
초록
도로터널의 장대화에 따른 터널 이용객의 체류시간 증가는 화재 발생 시 피난시간이 증가하여 많은 인명피해가 발생할 수 있다. 화재에 따른 인명피해를 줄이기 위해 “도로터널설계 편람 제6편 터널”과 “도로터널 방재 ‧ 환기시설 설치 및 관리지침”에서는 터널의 연장에 따른 제연설비를 설치하도록 규정하고 있다. 제연설비 설계 인자에는 외부자연풍의 풍속을 최소 2.5 m/s로 고려하도록 하고 있으며, 터널의 특성에 따라 상향하여 적용하도록 하고 있다. 그러나 터널 설계 시 외부자연풍의 풍속을 2.5m/s로 일률적인 적용을 하고 있다. 최근 6년간 대관령 지역의 5분 평균풍속 자료를 분석한 결과 바람이 분 일 수 중 15.8%가 10 m/s 이상의 바람이 분 것으로 분석되었으며, 최대 20 m/s 까지 분 것으로 분석됐다. 따라서 본 연구에서는 터널 내 화재가 발생했을 때 터널로 유입되는 자연풍의 패턴과 최대풍속에 따른 터널 화재연기의 역류거리를 분석하였다. 그 결과 20 m/s의 돌풍이 분 경우 최대 490 m의 역류가 발생하는 것으로 분석됐다.
Abstract
The increase in the use time of tunnel users due to the lengthening of the road tunnel may increase the evacuation time in case of fire, resulting in a large number of casualties. In order to reduce the casualties caused by fire, the “Road Tunnel Design Manual, Part 6 Tunnel” and “Road Tunnel Disaster Prevention Facility Installation and Management Guidelines” stipulate that ventilation facilities should be installed along with the extension of the tunnel. The ventilation system design factor considers the wind speed of the external natural wind to be at least 2.5 m/s, and it is applied upward according to the characteristics of the tunnel. As a result of analyzing the five-minute average wind speed data in the Daegwallyeong region for the past 6 years,it was analyzed that 15.8% of the windy days were winds of 10 m/s or more, and the maximum was 20 m/s. Therefore, in this study, when a fire occurs in a tunnel, the pattern of natural wind flowing into the tunnel and the backlayering distance of the tunnel fire smoke according to the maximum wind speed were analyzed. As a result, it was analyzed that a backflow of up to 490 m occurs when a gust of 20 m/s blows.
초록
시설물안전법에 의한 터널의 정밀안전진단은 세부지침에 의거하여 수행되나, 현재의 TBM터널 세그먼트라이닝 평가체계에는 유압잭 사용의 장비특성, 세그먼트를 고려한 외관조사, 건전도를 위한 비파괴 시험방법 등의 결함특성을 반영하지 못하는 한계를 지닌다. 시설물정보관리시스템에 등재된 TBM터널은 1% 미만이지만 다중이용시설 및 국가 중요시설의 사용을 감안하여 많은 유지관리가 필요하다. 발파로 굴착하며 터널 축을 따라 6~12 m의 라이닝을 연속하여 현장 타설하는 NATM터널과 비교하여 TBM터널은 디스크커터와 커터비트가 달린 원형의 회전판을 회전하여 굴진하며 공장 제작된 폭 1.2~1.4 m 세그먼트를 조립하여 구조체를 형성한다. TBM터널에 대한 정확한 평가를 위해서는 설계, 시공, 운용단계의 특징이 고려되어야 한다. 11개 구간에서 운용중인 국내 지하철 TBM터널의 결함특성을 유형별로 분석하였으며 TBM터널 세그먼트라이닝의 공통된 결함 특성 이외에 특수한 결함에 대해서는 해외 논문 연구내용을 발췌하여 이해를 돕고자 하였다. 균열과 누수는 위치 및 형상에 따라 7가지 유형으로 구분하였으며, 박락 및 파손과 부식에 대해서는 3가지 유형으로 구분하여 분석하였다. 향후 설계, 시공의 피드백과 유지관리에 도움이 되고자 한다.
Abstract
The precise inspection for safety and diagnosis (PISD) of tunnel has been conducted by the special act on safety control of public structures. However, the present assessment for the segmental lining of TBM tunnel has limitation such as: NDTs for integrity, segmental configuration for field inspection, and consideration for jacking system. Even if the number of TBM tunnel is less than 1% of enrolled facility in FMS, more attention to maintenance should be necessary due to its usage such as multi-use facility and national important facility. Compared to NATM tunnel, excavated by drilling and blasting and then installed lining by cast-in-place within 6~12 m, TBM tunnel is cut out ground by disk and cutter-bit and then assembled 7 pieces of precast segment, 1.2~1.4 m wide. Different features of design, construction, and maintenance should be considered to be more exact evaluation of TBM tunnel. The characteristics of defect is categorized and analyzed with 11 operational TBM tunnels in domestic subway. To be more comprehend various particular defects, foreign studies have been also adapted. Crack and leakage are categorized in 7 patterns. Breakage/spalling and corrosion are also grouped into 3 patterns. Patterned defects or damages are fed back in design, construction, and are useful guidelines for maintenance stage in future.