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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
5권 1호
초록
터널 시공 시 막장의 안정은 주요 관심사이다. 그러나, 터널 지보재에 비해 상대적으로 터널 막장의 안정성 문제는 그리 많은 연구가 이루어지지 않은 실정이다. 또한 지하수위 하에서 터널 시공 시 터널 내로 지하수 흐름에 의해 발생된 침투수력은 막장의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 두 가지 요소를 고려하여 터널 막장의 안정성을 평가하였다. 하나는 극한이론 중 상한치 이론으로 산출된 유효응력이며, 다른 하나는 정상류 흐름조건에서 수치해석으로부터 산출된 침투수력이다. 열악한 지반조건에서 터널 시공 시 터널의 안정과 인접 구조물의 손상을 방지하기 위해 보조공법이 적용된다. 강관 다단 그라우팅 공법은 근래 국내에서 적용되고 있는 보조공법 중의 하나이다. 본 논문에서는 강관 다단 그라우팅으로 보강된 터널의 막장 안정성도 함께 평가되었다.
Abstract
Face stability of a tunnel is a main concern during tunnel excavation. However, there has been only a few studies on this problem while a lot of researches on the support systems have been carried out. In addition, when tunneling is performed below the groundwater level, the groundwater flows into the tunnel so that the seepage forces generated on the tunnel face might give rise to a serious potential for the face instability. In this study, the face stability was evaluated by simultaneously considering two factors: one is the effective stress calculated by upper bound theorem; the other is the seepage forces acting on the tunnel face obtained by numerical analysis under the condition of steady-state groundwater flow. Tunneling in difficult geological conditions often requires auxiliary techniques to guarantee safe tunnel excavations and/or to prevent damage to structures and services around the tunnel. The steel pipe-reinforced multistep grouting has been recently applied to tunnel sites in Korea. Face stability of a tunnel with the steel pipe-reinforced multistep grouting was also analyzed in this study.
초록
콘크리트 라이닝의 안정성을 검토하기 위해 지난 수년간 많은 연구가 이루어졌으며, 많은 비파괴 조사 기법들이 개발되고 발전하였다. 이러한 비파괴 조사 기법들은 그 신호 해석 과정에서 대부분 푸리에 이론을 근간으로 하고 있다. 그러나 진동신호에 대하여 푸리에 해석을 적용할 경우 결과는 단지 주파수 영역상에서 확인될 뿐이며, 이러한 결과로는 정확한 대상 신호의 분석을 기대할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 충격하중으로 인하여 발생한 비정상 파의 해석을 위하여 웨이블릿 이론을 적용하였으며, 웨이블릿 변환의 적용성을 확인하기 위하여 콘크리트 라이닝을 모사한 모형을 대상으로 실험을 수행하고, 제안된 이론을 바탕으로 콘크리트 라이닝의 두께를 추정하였다. 본 연구로부터 푸리에 변환에 비해 웨이블릿 변환이 뛰어난 분해능을 제공함을 확인할 수 있었으며, 분산성을 갖는 파를 해석함에 있어서도 웨이블릿 변환이 뛰어난 신호 해석법임을 확인할 수 있었다.
Abstract
To investigate the safety and stability of a concrete lining, numerous studies have been conducted over the years and several methods have been developed. Most signal processing techniques of NDT have been based on Fourier analysis. However, the application of Fourier analysis to analyze recorded vibrational signal shows results in the frequency domain only, and it is not enough to analyze transient waves precisely. In this study, Wavelet theory was employed for the analysis of non-stationary wave induced by mechanical impact on tunnel concrete lining. The Wavelet transform of transient signals provides a method for mapping the frequency spectrum as a function of time. To verify the availability of Wavelet transform as a time-frequency analysis tool, model experiments have been conducted and the thickness of the concrete lining was estimated based on the proposed theory. From this study, it was found that the contour map by Wavelet transform provides more distinct results than the power spectrum by Fourier transform and it was also found that Wavelet transform was also an effective tool for the analysis of dispersive waves in tunnel concrete linings.
초록
최근 NATM 터널 현장타설 콘크리트 라이닝의 시공성 향상과 균열에 따른 유지관리비 절감을 위해 양질 암반의 배수형 터널 시공에 있어서는 숏크리트만으로 라이닝을 대체하려는 영구지보 개념의 터널시공 (Single-Shell Tunnel, NMT 등)이 세계적으로 증가하고 있는 추세이다. 이러한 영구지보 개념의 터널 시공을 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 선결되어야 하며, 이러한 목적에서 본 논문에서는 조강시멘트와 최근 주목받고 있는 환경친화적인 alkali-free 급결제의 조합을 통해 고성능 숏크리트의 개발 가능성을 확인하였다. 그 결과, 보통시멘트(OPC)를 사용한 숏크리트보다 약 25%의 높은 초기강도를 확보하였으며, 용수부에서도 뛰어난 부착특성을 확인할 수 있었다.
Abstract
Since the mid of 1990, permanent shotcrete tunnel linings such as Single-shell and NMT have been constructed in many countries for reducing the construction time and lowing construction costs instead of conventional in-situ concrete linings. Among essential technologies for successful application of permanent shotcrete linings, high performance shotcrete having high strength, high durability and better pumpability has to be developed in advance as an integral component. This paper presents the idea and first experimental attempts to increase early strength and bond strength of wet-mixed Steel Fiber Reinforced Shotcrete (SFRS) in spring water condition. In order to increase early behavior of SFRS, a new approach using high-early strength cement with alkali-free liquid accelerator has been investigated. From the test results, wet-mix SFRS with high-early strength cement and alkali-free accelerator exhibited excellent early compressive strength improvement compared to the ordinary portland cement and good bond strength even under spring water condition.
초록
최근 도심지역에서는 지하철과 같은 주요교통 수단으로 터널의 이용이 날로 증가되고 있는 추세에 있다. 터널 주변의 응력 및 변형상태는 새로운 터널건설에 의하여 변화되어 진다. 따라서, 근접터널에 대한 영향요소에 대한 연구 및 고찰은 필수적이다. 이 본문은 근접터널의 설계개념 및 분석기법에 대한 연구로써 신설터널의 건설로 인한 근법터널의 영향 및 상호거동에 대하여 고찰하였다. 특히 터널의 간격, 기하학적 위치, 라이닝의 강성 및 침하 등에 대하여 이론적 이해를 통하여 설계와 분석기법에 대하여 제안하였다. 결과적으로 이 논문을 통하여 향후 근접터널 설계시 보다 이론적이고 기술적인 접근을 위한 방향제시 및 해석방법등 기술향상을 위하여 도모 할 수 있을 것이다.
Abstract
The use of tunnels in major transportation schemes has increased considerably during the last decade especially in urban area. The state of stress and the displacements in a zone around a tunnel will be modified by the construction of a tunnel. Therefore, it is necessary to study the influence factors for the nearby tunnels. This paper describes the design concept and analysis method on the closely spaced tunnels. The main purpose of the present paper is to study the influence of tunnel construction on the behaviour induced in the liners of nearby tunnels. The effects of tunnel proximity and alignment, liner stiffness and settlements are also reviewed in this paper. The paper then introduces the design and analysis methods for the closely spaced tunnels which is very useful in practice.
초록
현재 복개 터널구조물의 해석 및 설계에는 구조공학적 모델링 기법이 널리 적용되고 있으나, 이러한 구조공학적 모델링 기법은 지형적인 영향인자 및 soil arching 등과 같은 지반공학적 측면의 영향인자를 고려하기에 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 복개 터널구조물의 합리적이고 경제적인 설계를 위하여 복개 터널구조물의 거동에 영향을 미치는 인자로써 콘크리트 라이닝과 성토체의 계면요소, 굴착사면의 경사, 이격거리 및 성토사면 등을 고려하여 지반공학적 모델링 기법을 이용한 수치해석 수행하였다. 이의 결과를 토대로 각 영향인자 변화에 따른 복개 터널구조물의 역학적 거동특성을 분석하였다.
Abstract
In the deign of cut and cover tunnel, the structural analysis such as rigid frame analysis has been used for its simplicity and convenience. The structural analysis, however, can not consider the geological and geotechnical factors such as soil arching effect. In this study, the dominant factors influencing the behavior of cut and cover tunnel such as interface element, slope of excavation plane, distance between slope and tunnel lining, and location of slope of covered soil, were investigated by the numerical analysis to develop the analysis technique and design technology. Based on the results, the variation of bending moment, shear stress, axial force and displacements were evaluated and analyzed for each factor.
초록
지상형 탄약저장시설은 폭발시 인명과 재산의 피해가 크고 외부공격에 대하여 취약하므로 안전성, 부지확보 및 유지관리에서 유리한 지하탄약고의 개발이 절실하다. 본 연구에서는 폭발시 안전성 및 수불장비의 동선을 고려한 지하탄약고 시설배치와 방폭시설의 국내 설계사례를 소개하였다. ○○지하탄약고는 경암지역에 불연속면의 영향이 적도록 주응력방향과 거의 평행하게 3개소의 저장격실이 배치되도록 설계되었다. 또한 국방부 폭발안전기준을 만족하는 안전거리를 확보하였고, 탄약 수불장비의 동선 시뮬레이션을 통해 시설배치의 적절성을 검증하였다. 방폭시설은 임의 저장격실의 우발적 폭발시 발생하는 최대 폭풍압을 산정하여 연쇄폭발이 발생하지 않도록 인접격실의 보호를 위한 방폭문 및 방폭밸브 등을 설계하였고. 폭풍압의 저감을 위한 병목장치, 파편함정 등의 시설은 구조해석을 통해 국방부 폭발물안전기준을 만족하도록 규격을 결정하였다.
Abstract
Ammunition magazine, which is installed on the ground, has difficulty in protecting from the external attack, and accidental explosion should cause great damage to the life and property. For these reasons, it is needed to develop underground magazine that it has the advantages of safety, security and maintenance. This paper introduce the design case for blasting facilities, which should resist blasting pressure, as well as layout of underground magazine, which takes a safety for explosion and a working space of loading/unloading machine into consideration. On the layout, in case of ○○ underground magazine, put three storage chambers in position almost parallel with principle stress direction, where less effected on discontinuity and hard rock area. Also, secured safe distance according to safety criteria of the Defense Ministry, and verified suitable layout by trace simulation for loading/unloading machine on working stage. Blasting design was performed on evaluation of maximum blast pressure between donar and acceptor chambers, and design condition for blast door, valve, etc. Diminution facilities against explosion, such as thrust block or debris trap, determined its size after plan in accordance with blasting criteria and calculation by structural analysis.
초록
지하수 오염에 대한 광역적인 취약성 평가를 위한 DRASTIC 시스템은 미국 EPA에서 개발된 것으로서 지하수위, 충진률, 대수층매체, 토양매체, 지형경사, 비포화대매체, 수리전도도등 수리지질학적 요소들을 이용하여 지하수 오염 취약성을 상대적으로 평가하기 위한 표준화된 시스템으로 현재 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 GIS 기법을 활용하여 기본 DRASTIC 모델에 구조선 밀도, 토지이용, 터널굴착으로 인한 지하수위 저하의 영향을 추가한 변형된 DRASTIC 모델을 개발하고 ○○지역의 터널굴착으로 인한 지하수 오염가능성을 평가하고자 하였다. 통계적인 분석을 위하여 각각의 인자별 벡터 레이어를 격자레이어로 전환하고 각 인자별 상관계수, 3방향의 주성분분석에 의한 공분산, 고유치, 고유벡터 등을 구하여 인자들의 상관관계를 비교․분석하였다. 또한, 일반적인 DRASTIC 레이어와 구조선 밀도 레이어, 토지이용 레이어, 터널굴착영향 레이어간의 상관계수를 각각 구하고, 이를 각각의 가중치로 적용하여 최종적인 변형된 DRASTIC 모델을 구축하고자 하였다. 변형된 DRASTIC 모델을 사용한 결과 일반적인 DRASTIC 모델에 비해 오염 가능지역이 많이 세분화되었고, 그 결과를 활용하여 오염가능성이 높은 취약지역을 구체적으로 구분할 수 있었다.
Abstract
The DRASTIC system is widely used for assessing regional groundwater pollution susceptibility by using hydrogeological factors such as depth to water, net recharge, aquifer media, soil media, topography, vadose zone media, hydraulic conductivity. This study is providing Modified Drastic Model to which lineament density, land use, influence of groundwater drawdown caused by tunnel excavation are added as additional factors using geographic information system, and then to evaluate groundwater contamination potential of ○○ area. For statistical analysis, vector coverage per each factor is converted to grid layer and after each correlation coefficient between factors, covariance, variance, eigenvalue and eigenvector by principal component analysis of 3 direction, are calculated, correlation between factors is analyzed. Also after correlation coefficients between general DRASTIC layer and rated lineament density layer, between general DRASTIC layer and rated land use layer, between general DRASTIC layer and rated tunnel excavation influence layer are calculated, final modified DRASTIC model is constructed by using them with each weighting. When modified DRASTIC model was compared with general DRASTIC model, contamination potential in modified DRASTIC model is fairly detailed and consequently, vulnerable area which has high contamination potential could be presented concretly.
초록
영동선 동백산-도계간 철도이설공사 중 제2사갱과 본선 접속부에서 실시한 반사법 탄성파 탐사(TSP, HSP)를 통하여 터널내 불연속면에 대한 존재 유무를 확인하고 발파 및 굴진 등 시공 및 안정성 확보에 만전을 기하고자 한다.
Abstract
Seismic Reflection Methods (TSP, HSP) have been applied in the junction between 2nd Adit and Main Tunnel (Solan Tunnel) of Youngdiong Railroad (Mt. Dongbaek~Dokye). In this paper, methods and case study will be introduced to predict discontinuties in the tunnel before excavation by the Seismic Reflection Methods (TSP, HSP)and secure construction stability of the tunnel in blasting and excavation.