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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
4권 2호
초록
본 논문에서는 수평보강재로 보강된 터널막장의 거동에 관한 내용을 다루었다. 터널막장 보강공법에 있어서 보강조건이 막장의 수평변위 및 지표침하에 미치는 영향을 고찰하기 위해 축소 모형실험을 수행하였다. 실험결과 수평보강재로 터널막장을 보강할 경우 막장의 변위 및 지표침하가 현저히 감소하는 것으로 나타나 도심지 터널시공에 있어서 지반거동 억제를 위한 보조 공법으로서 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 나타났다. 아울러 지반거동 억제 효과는 보강조건에 따라 현저히 차이를 보이는 것으로 나타났다. 본 고에서는 연구결과를 종합하여 실무적용시 주안점을 고찰하였다.
Abstract
This paper presents the results of laboratory investigation on the deformation behavior of tunnel face reinforced with longitudinal pipes. A series of reduced-scale model tests was carried out to investigate the effect of reinforcement layout on the tunnel face axial displacement as well as the surface settlement. Among other things, the results of the model tests indicate that the axial displacement of tunnel face as well as the ground surface settlement can significantly be reduced by pre-reinforcing the tunnel face with longitudinal pipes, suggesting that the pre-reinforcing technique may effectively be used as a positive ground control method in the urban environments. Also illustrated is that the reinforcing effect is significantly influenced by the reinforcement layout. The implications of the findings from this study are discussed in a great detail.
초록
본 연구의 목적은 교란상태개념 (DSC) 모델을 이용하여 터널 암반절리면의 거동특성을 모델링 할 수 있는 개선된 구성방정식 모델을 개발하는데 있다. 교란상태 개념 (DSC) 모델은 이미 다른 접촉면 거동 모델링을 통해서 그 신뢰성을 검증 받아왔다. 이런 DSC 모델을 암반 절리면 거동 특성에 맞도록 수정한 후에, Schneider가 수행한 합리적인 실내 전단 시험 결과 및 역 해석 결과를 이용하여 DSC모델의 절리면 적용성을 검증하고자 한다. 본 연구결과로부터 DSC모델은 화강암 절리면의 변형률 연화 및 부피팽창 거동특성을 규명할 수 있다고 판단된다.
Abstract
The purpose of this research is to develop improved model for joints of tunnel based on Disturbed State Concept (DSC) model. DSC model is verified with respect to comprehensive laboratory tests performed by Schneider and back prediction results. Based on results of this research, it can be stated that DSC model is capable of characterizing the strain softening and dilative behavior of rough granite joints under four different constant normal stresses.
초록
석회암 지역에서 불규칙하게 발견되고 있는 공동의 규모와 위치를 표준화하여 터널에 미치는 영향을 수치해석적으로 접근하여 영향권을 설정하였다. 공동의 불규칙한 모서리 부분의 응력집중 문제는 해석의 한계때문에 타원형으로 모델링 되었다. 공동의 위치가 터널의 천단부와 하부 모서리에 있는 경우 가장 큰 영향을 나타났다. 굴착되는 터널크기의 공동이 1D (터널직경)정도 이격되어 있으면 안정성에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 터널과 공동의 이격거리가 0.25D (터널직경) 이내의 경우에는 변위 및 지보재에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다.
Abstract
This study is focused on establishing influence zone caused by tunnelling in limestone site. Therefore, the numerical analysis using the FLAC2D was performed considering various locations and magnitudes of cavities. To reduce the stress concentration, the shape of cavities was designed to ellipse. This parametric study reveals that the cavities located at crown part and edge part of tunnel greatly have influenced on stability of tunnel. The effect of distance between tunnel and cavity which is larger than 1-0D (Tunnel diameter) dose not directly related to stability of tunnel, but the nearer a cavity location was, the larger displacement and stress of reinforcement occured within 0.25D.
초록
광산지역을 통과하는 터널 건설 공사에서, 기존 광산 갱도는 터널의 굴착․시공 뿐만 아니라 장기적 유지 관리에 걸쳐 터널 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 기존 광산지역을 통과하는 도로 터널의 시공 사례에 대한 현장 조사 및 FLAC을 이용한 수치해석을 통하여, 터널에 대한 기존 갱도의 존재 패턴 및 암반조건에 따른 터널의 안정성을 분석하였다. 그리고 기존 갱도를 포함하는 인접 영역에 대한 그라우팅 보강 방안을 제시하고 터널 안정성을 확보할 수 있는 보강 효과를 수치해석적으로 검증하였다. 이상에서, 광산지역내 도로 터널 건설에 있어서 인접한 기존 갱도 존재와 관련한 터널 안정성 평가는 기존 갱도 규모, 터널과의 거리, 암반상태, 지하수 조건 등에 따라 그 영향 정도가 다르게 나타나므로 이러한 요소들을 복합적으로 고려하여 이루어져야 할 것이다.
Abstract
In the construction of the road tunnel in mine area, old mine gangways can cause the instability of the tunnel. In this case study, the field investigation is carried out to figure out the location of old gangways adjacent to the tunnel, and their influence on the tunnel stability is estimated according to the location pattern and rock condition by FLAC analysis. The grouting reinforcement of tunnel crown region and old gangway is suggested and its role on assurance of the tunnel stability is also verified. It can be said from this study that the effect of the old gangway on the stability of tunnel varies with the dimension of gangway, distance from the tunnel, rock condition and groundwater, and therefore these paramerter should be compositively considered in the assessment of the tunnel stability.
초록
본 연구는 석탄광 주변에 건설되는 터널이 채굴공동의 붕락으로 인한 지반침하에 의한 영향을 조사할 목적으로 수행되었다. 채굴적이 표시된 도면이 존재하지 않기 때문에 탄광이 보유하고 있는 갱내도와 함께 지층구조, 탄층의 부존상황을 종합적으로 판단하여 그 위치와 규모를 추정하였다. 또한 정밀 지표지질조사와 지표 전기비저항탐사를 통하여 지층구조 및 암반상태를 파악하였다. 이러한 조사 자료를 바탕으로 터널단면에 따른 지반구조를 구성하였으며 이들 단면에 대한 2차원 수치해석을 실시하여 채굴공동이 터널에 미치는 영향을 분석하였다.
Abstract
This research has been conducted to investigate the influence of mined cavities on a tunnel to be constructed around a coal mine. The location and dimension of cavities were supposed by analysing synthetically geological structures and condition of coal beds as well as gangway map since there does not exist any map describing mined cavities. Detailed geological and geophygical survey have also been carried out for the purpose of understanding the geological structure and rock mass conditions. The two dimensional numerical analysis with FLAC has been performed on the geological sections reconstituted from the obtained information and the affects of mined cavities on the tunnel have been assessed.
초록
암반-지보 반응곡선법 (CCM, Convergence Confinement Method)은 수치해석적 접근방법에 비해 암반과 지보 반응특성에 대한 판단이 용이하고, 분석과정에서 발생하는 계산량이 많지 않으므로 현장 계측결과 분석 및 시급성이 요구되는 시공 Feedback 적용성이 뛰어나다. 그러나 종래 연구의 대부분은 기초적인 터널공학의 이해 측면이 강조되어 수행되고 있어 터널 시공과정에서의 CCM 활용에 관한 연구가 부족한 실정이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 기존의 암반-지보 반응곡선법의 주요 문제점 중 하나인 지보설치시기의 결정에 대한 합리적인 접근방법으로서 숏크리트 강도발현과정을 고려한 지보특성곡선 작성 방법을 제시하여, 지보재 설치시기를 용이하게 판단할 수 있는 변위특성곡선과 굴착에 따른 응력해방율을 쉽게 평가할 수 있는 하중특성곡선을 제시하였다. 이어서 기존의 지보재 강성만을 고려한 지보특성곡선이 아닌 시간의존성 지보특성곡선을 제시하여, 시간-변위특성곡선에 의한 변위분담율 뿐만 아니라 시간-하중에 의한 하중분담율 예측 방법을 제안하였다. 최종적으로,본 연구방법에 의한 CCM 결과와 2차원 수치해석 결과를 비교,분석을 통해 연구결과의 신뢰성을 입증하는 동시에, 합리적인 터널 시공관리가 가능하도록 본 연구결과의 현장 활용 방안을 제시하였다.
Abstract
Convergence Confinement Method (CCM) makes a more simple judgement in a ground-support reaction than numerical method. Also this method is good for the applicability of construction feedback and the analysis of field measurement. However, there has been little research with respect to the application of CCM in tunnel construction. One of the problems in CCM is a decision of the time to support installation. To decide a reasonable supporting installation time, support characteristic curve and displacement characteristic curve considering construction stage are proposed. In addition, to predict displacement distribution ratio and load distribution ratio, the time dependent support reaction curve is used. Finally, through a comparison of the result between CCM and numerical analysis, the trust of this study is proved and the practical application is proposed to control resonable tunnel construction management.
초록
본 논문은 영동선 동백산역에서 도계역사이를 연결하는 장대터널 (솔안터널)의 시공사례에 대한 연구결과를 제시하였다. 본 터널은 완공시 길이 16.2Km로 국내최장터널이 된다. 본 터널 현장은 단층, 공동 및 함탄층으로 구성된 지질학적으로 복잡한 지역에 위치한다. 2번사갱 굴착을 위하여 사전에 전기비저항탐사 및 지하레이다탐사 등의 지구물리학적인 탐사방법이 단층, 공동 및 함탄층을 사전에 찾아내는데 활용되었으며, 이 방법은 상당한 성과가 있었다. 이 물리탐사결과 및 현지 시추자료는 터널 보강설계를 개선하기 위한 자료로 활용되었다. 강관다단 그라우팅 방법은 단층 및 공동이 발달한 지역에서 좋은 보강 및 그라우팅효과를 발휘함이 입증되었다. 함탄층에서는 스웰렉스 록볼트와 공내 몰탈 그라우팅을 병행한 방법이 효과적임이 확인되었다.
Abstract
This paper presents a case study on the construction of a long tunnel named as Solan tunnel , which connects between Mt. Dongbaek station and Dokye station in the Youngdong Railroad. The tunnel will be the longest tunnel with length of 16.4 km in Korea when completed. The tunnel site is located in a complex geological region with faults, cavities and coal measures. In construction of adit No. 2, geophysical investigation methods such as electrical resistivity method and GPR(Ground Penetration Radar) were used to detect faults, cavities and coal measures in advance with some success. The geophysical investigation results and in-situ boring data were used as feedback to improve tunnel reinforcement design. Also, the tube umbrellas of grouted steel pipes were found to have a good reinforcement and grouting effects in zones of faults, cavities. In zones of coal measures, swellex rockbolts with mortar grouting were verified as successful.
초록
본 연구에서는 시공순서를 고려한 대단면 터널의 안정성 평가를 수치해석에 의해 수행하였다. 일반적으로 터널의 안정성은 최종 굴착 후의 안정성에 의해 판단하는 것이 보통이나, 본 연구에서는 굴착단계별 안정성을 비교․검토하였다. 해석결과를 종합하면, 터널의 안정성에는 별 문제가 없을 것으로 판단되며, 이곳을 시공할 때 계측을 철저히 하는 등의 각별한 주의가 요구된다. 또한, 굴착단계별 안정성을 비교한 결과, 우측 본선터널 상부 반단면 굴착시 (5 단계)의 안정성이 오히려 최종굴착 후의 안정성보다 취약한 것으로 나타났다.
Abstract
In this study, a numerical stability analysis was performed for a large tunnel considering excavation sequence. In most cases, stability of a tunnel is analyzed based on the stability of the final excavation stage only. In this study, stability analysis of a tunnel was performed at each excavation stage. In summary, it can be inferred that there is no problem in stability of the tunnel. However, thorough and careful measurements are recommended. Also, it is found that the stability of the tunnel at the 5th excavation stage when the right half of the main tunnel is excavated is rather lower than that of the tunnel at the final excavation stage.