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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
5권 2호
초록
근접시공에 따른 터널의 안전영역은 지반의 강성변화, 작용하중, 작용하중의 위치 및 대상지층에 따라 다르게 변하지만 지금까지의 국내·외의 안전영역은 이러한 조건을 고려하지 않았다. 따라서 본 논문에서는 각 조건을 변화시키면서 터널의 안전영역을 설정하였다.
Abstract
Nowadays, the construction of new ground structures, which can influence the stability of existing underground structures, is increasing. Consequently, many technical problems occur during the design and construction stage of the new structures. In constructing a neighboring structure, reasonable design and construction is strongly required to balance between the stability of the existing underground structures and the economy of construction of the new structure in terms of the importance of the existing underground structures. Many researches have been performed to estimate the safe region and behavior of underground structures. Constructing a new ground structure above the existing underground structure, external loads are to be applied to the existing underground structure. In this study, therefore, the stability and safe region of the existing underground structure was re-established with respect to the relative location of the new ground structure with the underground structure, the depth from surface to top of the underground structures, and ground conditions.
초록
최근 도로설계시 두 개의 터널이 짧은 거리로 계속적으로 존재하는 연속터널에 대한 설계사례가 증가하고 있다. 이러한 경우에 있어, 한 터널내에서 발생한 오염물질은 다른 터널로 재유입하여 터널환기 시스템에 중대한 영향을 미치게 되므로, 이에 대한 적절한 환기검토가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 동해 고속도로 설계시 나타난 연속터널을 대상으로 하여 1차원 터널내 오염농도 해석 및 3차원 CFD 해석 프로그램을 사용하여 터널내 오염농도의 거동 및 터널 갱구부 주변의 오염물질의 재유입 여부를 분석하여, 연속터널에 대한 터널내 외부유동에 대한 환기영향을 검증하였다. 이를 위하여 해당지역인 속초지방의 기상데이터를 분석하고, 기상조건에 따른 터널내부의 공기환경을 검토하였으며, 3차원 시뮬레이션을 통하여 각각의 터널에 대한 재유입 여부 및 재유입율을 분석하였다.
Abstract
Recently, there are many cases in the roadway design for successive tunnel with small distance between two tunnels. In this case, the degree of interference for successive tunnels is a significant consideration in the design of ventilation systems. Also, Re-inflows of contaminated air in successive tunnel make serious ventilation problems in case of fire accident in the tunnel. In this study, for successive tunnels in Donghae highway project, the concentration of contaminant such as CO, NOx and Smoke were calculated by numerical analysis using 1D and 3D-CFD analysis. And, the rate of re-inflow at the portals of successive tunnel according to the direction of wind were analysed.
초록
본 논문에서는 교량 기초를 위한 널말뚝 압입과 RCD 말뚝 시공시에 발생하는 진동에 대한 기존 지하철 구조물의 안정성을 유한차분법에 의한 동적수치해석을 이용하여 고찰하였다. 먼저 진동에 의한 구조물의 안정성 평가 기준을 국내외 사례를 토대로 제안하고 바이브로 해머의 제원과 하중제안식을 바탕으로 수치해석을 수행하여 널말뚝 압입시 발생하는 최대입자속도를 산정하였다. 아울러 RCD 말뚝 시공시 비트진동에 의한 토체의 진동속도를 실측치와 경험식을 이용하여 산정하고 그 결과를 허용진동기준과 비교하였다. 진동하중 하에서 시간에 따라 터널 천단, 어깨부 및 측벽부에서의 응답과 구조물 부재의 축응력, 전단응력 및 최대 휨압축응력이력을 제안된 기준과 비교하여 터널의 안정성을 검토하였다.
Abstract
This paper presents the effect of ground vibration induced by vibrohammer and RCD on adjancent subway tunnel performance using FDM program. Firstly, the stability criteria for structures near vibration source were proposed according to existing data, then peak particle velocity around tunnel was estimated based on detailed information of vibrohammer and existing formula for dynamic loads through numerical analysis. The peak particle velocity induced by RCD bit rotation was also estimated using surveyed data and formula. Consequently, displacement and stress responses were obtained at crown, shoulder and spring line and compared with the criteria to check stability of tunnel.
초록
90년대 이후 지하 암반 구조물의 수요가 증가함에 따라 시공 전 설계 단계에서 요구되는 암반내 초기응력에 대한 정량적 정보를 얻기 위해 현장 초기 응력 측정이 광범위하게 수행되고 있다. 제안된 여러 측정법들 중 현장 적용성 면에서 큰 장점을 가진 수압파쇄법이 국내에서는 대표적으로 적용되고 있다. 본 논문에서는 평탄한 지형조건으로 이루어진 서울 중심부 편마암 지역내 저심도 구간의 11개 시추공을 대상으로 수압파쇄법에 의해 구해진 초기응력 측정자료와 수평응력의 크기, 방향성과 심도별 변화 그리고 측압계수 분포 등 과업구간 암반 내 초기응력장의 제반 분포 특성에 대해 논의하고자 한다.
Abstract
Since early in the 90's, as the need for construction of underground rock structures has been largely increased, the in-situ rock stress measurement has been widely carried out to provide the quantitative information on the initial stress state of test site at the design stage of underground rock structures. Among the diverse method developed for measuring rock stress, hydraulic fracturing method is most popularly used because it is applicable at pre-construction stage and has no limit in testing depth. In this paper a study on initial rock stress state at shallow depth of the plain gneiss region in the central part of Seoul was performed on the basis of the in-situ hydraulic fracturing stress measurement results from the 11 test boreholes. And overall characteristics of the initial stress field of the study area are discussed.
초록
터널의사결정체계중의 하나인 DAT기법의 효용성 평가를 위해서 현재 시공중인 2차로 병설터널현장에 적용하였다. 이를 위해 지질조건, 굴착패턴, 설계단가 등으로부터 지질모듈과 시공모듈 자료를 입력하고, 병설터널 시공과정 모사를 위해 위치별로 다양한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 다양한 공기-공사비 분포를 얻을 수 있었으며, 각 시공과정마다 각기 다른 분포 특성을 분석하였다. “each cycle” 시뮬레이션은 공기분포에 비해 공사비의 불확실성 분포가 더 크게 나타났으며, “one time” 시뮬레이션에 비해 공기분포의 불확실성은 작게 나타남을 알 수 있었다. 향후 현장자료의 지속적인 갱신과 다양한 매개변수 연구를 통해 이러한 불확실성을 줄여나갈 것이다.
Abstract
Applicability of the Decision Aids for Tunneling (DAT) technique is investigated in this study to better understand the efficiency of the decision making process during tunnel construction. For this, a traffic tunnel under construction is adopted and information on the construction procedure, i.e., overall geology, unit cost and construction time for each excavation process, is provided periodically. Various scattergrams in which cost-time simulation results are plotted are obtained according to the simulation methods and final prediction on the construction time/cost is made. It is found that the uncertainty in the cost distribution is greater than the uncertainty in the time distribution for each cycle simulation and the uncertainties in time and cost for the one time simulations are comparable. Future work will be concentrated on the updating scheme using the face mapping data and various parametric studies will also be performed.
초록
본 논문에서는 3차원 연계해석을 통해 지하수가 터널굴착에 미치는 영향을 고찰하였다. 먼저 국외사례를 토대로 높은 지하수위의 조건에서 터널시공시 발생하는 여러 가지 문제점을 짚어보았다. 아울러서 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하고 그 결과를 토대로 라이닝 작용하중 및 유발응력, 막장안정성, 지표침하 등을 고찰하였다. 해석 결과 지하수가 터널굴착에 미치는 영향은 연계해석을 통해서 만이 이해가 가능하며 전응력해석을 수행할 경우 지하수의 영향을 과소 평가할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 본 해석에서 얻어지는 결과를 실무적 측면에서 다각도로 고찰하였다.
Abstract
This paper presents the effect of groundwater on tunnel performance. Fundamental issues in tunneling under high groundwater table together with an illustrative example are discussed. The effect of groundwater on tunnel excavation was examined using a 3D stress-pore pressure coupled finite-element analysis. The results of the 3D coupled analysis were then compared with those of a total stress analysis. Examined items included earth and pore pressures around lining, and lining stresses. Also the examined include face movement and ground surface movements. The results indicated that the effect of groundwater on tunnel excavation can only be captured through a fully coupled analysis. Implementations of the findings from this study are discussed in great detail.
초록
터널의 대단면화에 따라 각 암반 지보의 역할과 그 보강효과를 확인하고 보다 합리적인 지보구조로의 변화가 요구되고 있다. 특히, 굴착직후 숏크리트에 의한 지보효과가 효과적이지 못한 터널에서는 지보 매커니즘에 대한 추가적인 검토가 필요하다. 강도가 발생하지 않는 터널이 가장 불안한 상태에 있을 때의 지보구조는 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 약재령 (若材令)시 록볼트에 의한 보강효과를 볼트 그라우트재의 경화를 고려하여 모의암반에 의한 실험 및 수치해석을 실시하여 시간의존에 따른 그라우트재의 압축강도와 재령, 부착강도와 재령, 부착강성과 재령과의 관계를 명확하게 하는 것으로 굴착직후의 록볼트의 암반보강 효과를 검토하고, 약재령시 록볼트의 모델화 및 물리정수를 산정하였다. 또, 그라우트재의 효과를 가지지 않고도 해결되는 수압팽창형 프리쿠션볼트에 의한 굴착직후의 암반보강효과에 대해서도 검토하였다.
Abstract
For the huge section of tunnel, it is highly required to observe the role of each rock support and their effect of rock reinforcement in order to investigate more reasonable rock support structure. Especially for unstable tunnel situation with no shotcrete strength right after an excavation, sufficient investigation is needed for rock support structure. In this paper, we clarify the relations of compressive strength and material age, cohesion strength and material age, and cohesion stiffness and material age of grout with time-dependence through tests and numerical analysis simulation with trial rock mass considering hardening of bolt grouting material. By means of this process, effect of rock reinforcement for rockbolt is investigated right after an excavation and modelling and physical constants of young aged rockbolts are obtained. Additionally, the effect of rock reinforcement with hydraulic tensile friction bolt is examined right after an excavation, which grout effect is no need to be waited.
초록
지반공학적인 측면에서의 터널에 대한 모델링작업은 실질적인 터널공사시 야기되는 상세거동을 재현할수 있는 터널장비의 개발로 터널굴진과정을 실질적으로 묘사하는데 있다고 볼수 있다. 최신기계정보활용기술은 즉 시공과정 및 기계제어기술등을 실험실에서 재현할 수 있도록 하였다. 그러나, 이러한 기술 등은 중력장상태에서 사용되도록 개발되어지고, 1g 또는 원심장 (Centrifuge Field)상태의 실험에서 주로 활용되고 있다. 이에 따라 본 논문은 터널링과정에 대한 씨뮬레이션기법과 실험실에서 활용되는 쉴드터널장비의 설계기법 및 개발에 대한 연구 결과를 수록하였다. 또한 개발된 장비의 정밀성과 신뢰성을 반복적인 실험을 통하여 검증하고, 개발된 장비를 이용하여 얻은 결과와 실질적인 현장자료와 비교분석하였다.
Abstract
Tunnel modelling in the field of geotechnical engineering essentially requires models of tunnelling machines and the simulation of tunnelling processes to clarify the detailed behaviour of tunnel construction. Modern advanced mechatronics, including construction processes, machinining and control technologies, are making it possible to fabricate such models. These technologies, however, are essentially developed in a gravity field condition and are needed to examine in a 1g or cenrifuge field condition. This paper presents the simulation method for tunnelling processes and the design method for tunnelling machines with special reference to the problem of earth pressure acting on the lining of a shield tunnel. The paper then introduces and verifies the design method for tunnelling machines in the 1g field by means of checking the reproduceability of experiment data and their comparison with data in the field.
초록
현재 국내에서는 굴착 후 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝을 현장에서 타설하는 NATM이 일반적인 터널공법으로 정착되어있는 상태이다. 이에 반해 최근 암반이 양호한 스칸디나비아 반도 부근의 국가를 중심으로 무라이닝 터널공법이 개발되어, 세계각국으로 확대되고 있으며 비교적 암반이 양호한 국내에서도 이러한 무라이닝 터널공법에 대한 적용성이 활발히 연구중 이다. 무라이닝 터널공법은 영구 무지보 지하공동에 대한 연구를 근간으로 발달되어 왔으며, 영구 무지보 지하 굴착에 관해서는 Barton이 수많은 사례기록들을 토대로 일반적인 조건 7가지를 제시하고 있다. 이 조건들은 Q-system에 관한 조건이지만, 국내에는 적용된 실적이 없는 조건이다. 따라서, 이 조건들에 의해 산출된 Q값에 대한 입력변수를 임의의 일반 도로터널단면에 적용하여, 불연속체 해석기법인 UDEC-BB을 사용하여 각 조건에 대해 수치해석적 검증을 실시하였다.
Abstract
The present with in this country, rock bolt installation, shotcrete, and concrete lining in construction order has become accepted as a general tunnelling method in NATM. On the other hand Unlined tunnelling method, which was developed by many countries near Scandinavian Peninsula with hard rocks comparatively, has recently been introduced all over the world, and numerous studies about that have been being devoted to domestic tunnels.Unlined tunnelling method has been developed on the basis of the permanently unsupported openings, and general 7 requirements for them were suggested by Nick Barton. There are no case record about these conditions for Q-system in this country. Therefore, input parameters for Q-system under these conditions were applied to general road tunnel cross-section and numerical analyses for each condition were executed with UDEC-BB, Distinct Element Method.