- 권한신청
- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
5권 4호
초록
이 논문은 토사지반 (연약지반)에서의 터널굴진시 터널주변에 야기되는 응력과 간극수압에 대한 거동의 이론적 고찰에 대한 연구로써 터널 굴진시 터널의 안정성 예측을 위한 접근방법에 대하여 연구, 제시되었다. 안정성에 대한 이론적인 접근방법을 이해하기 위하여 배수 및 비배수조건에서의 터널막장의 거동에 대하여서도 고찰하였으며, 실질적으로 현장에서 계측하여 얻어진 자료를 기초로 터널의 안정성에 대한 이론적 접근방법의 적용사례를 연구하고 그 결과에 대하여서도 또한 분석 평가하였다.
Abstract
This paper considers the stresses and pore pressures induced in soft ground due to tunnelling and it presents and discusses the approach methods for estimating the stability of the tunnel and its heading during drained and undrained condition. In practical, the undrained analyses of the face stability of shield tunnelling in soft soil, are carried out based on the field data measured during tunnelling and the results are also evaluated.
초록
본 연구는 도심지터널 시공시 막장진행에 따라 다양하게 계측된 현장의 계측치 분석을 통하여 막장 진행에 따른 터널 주변지반의 거동 및 인접구조물의 3차원 거동을 상호 규명하였으며, 일반적으로 터널설계시 적용되는 Mohr-Coulomb 모델 및 막장관찰 자료를 바탕으로 한 Hoek-Brown 현장암반모델을 적용한 3차원 유한요소해석을 실시하여 각각의 결과를 비교 검토하여 이들 지반 및 구조물 거동을 규명하였다. 막장 진행에 따른 침하 양상은 greenfield 상태에서의 거동과는 차이를 보이고 있으며 구조물의 위치와 강성 그리고 하중에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.
Abstract
This research work presents 3-D behavior of adjacent structures due to tunnelling induced ground movements by means of field measuring data and nonlinear FEM tunnel analysis. The results of the analytical methods from Mohr-Coulomb model are compared with the site measurement data obtained during the twin tunnel construction. It was found that the location and stiffness of the structure influence greatly the shape and pattern of settlement trough. The settlement trough for Greenfield condition was different from the trough for existing adjacent structures. Therefore the load and stiffness of adjacent structures should be taken into account for the stability analysis of the structures.
초록
최근 얕은 심도를 가지는 연약한 지반에서의 터널 굴착이 요구됨에 따라 터널보강공법의 변화가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 불량한 지반을 대상으로 한 도심지 터널에서 일반적으로 무시되는 전방 코어의 변형을 제어할 수 있는 막장 수평보강의 효율성을 평가함으로서 터널의 안정성 향상 방안을 제시하고자 한다. 즉, 막장전방의 체계적인 사전보강으로 막장자체의 안정성을 향상시키며, 부수적으로 최종 천단변위 및 지표침하와 같은 지반 거동을 억제할 수 있다. 막장의 수평보강 방법을 적용한 3차원 수치해석을 이용하여 지반조건 및 보강 조건에 따른 터널 거동 변화를 산정할 수 있었다. 결과적으로, 막장 수평보강후 막장 압출변위는 크게 줄어들며, 막장 전방에 대한 보강공법과 병행할 경우 그 효과가 증가되었다. 특히, 불량한 지반일 수록 막장보강에 의한 지반거동 억제효과가 크게 나타나게 된다.
Abstract
Recently, the development of tunnel reinforcement method has been required relating to the shallow tunnelling in soft ground. In this study, the improvement method on tunnel stability is proposed by evaluating the efficiency of face reinforcement which enables to control extrusion of advance core, however, it is often neglected in urban tunnelling under the poor ground conditions. Systematic pre-confinement ahead of the face improves the tunnel stability, subsequently, displacement of the crown and surface settlement can be restrained by proper method. 3-dimensional numerical analysis including horizontal reinforcement modelling on a face is applied to estimate the behaviour of a tunnel in relation to the ground and reinforcement conditions. Consequently, extrusion at the face decreases significantly after using the horizontal reinforcement and the effect of reinforcement is much increased in case of applying the supplemental reinforcement ahead of the face together. Especially, confinement effect around the tunnel and the core is proved by means of the core reinforcement in poor ground conditions.
초록
장전한 암반 발파공에서 화약 폭발시 발생하는 고압의 폭굉압력 전파메카니즘을 충격파 이론을 적용하여 규명하고 전달된 발파압력 산정식을 유도하였다. 유도된 발파압력 산정식은 폭굉파속도, 단열지수, 화약밀도, Hugoniot 상수, 암반밀도의 함수였다. 에멀젼 화약과 서울 화강암의 특성시험을 시행하여 각 특성치의 확률분포를 정의하고 발파압력 산정식에 적용하여 발파압력의 확률분포를 산출하였다. 화약 특성치와 암반 특성치의 확률분포는 정규분포를 나타냈으며 따라서 발파압력의 확률분포도 정규분포로 추정되었다. 발파압력에 대한 매개변수분석을 시행한 결과 폭굉파속도가 발파압력에 가장 크게 영향을 미쳤다. 또한 이런 특성치의 불확실성이 발파압력의 불확실성에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 암반특성치의 불확실성이 화약특성치보다 더 크게 영향을 미쳤다. 비록 매개변수분석에서 폭굉파속도가 발파압력에 가장 크게 영향을 미치는 요소이지만 암반특성치의 불확실성이 폭굉파속도의 불확실성보다 더 크기 때문에 발파압력은 후자보다 전자에 의해서 더 크게 영향을 받는다.
Abstract
The propagation mechanism of a detonation pressure with fully coupled charge is clarified and the blasting pressure propagated in rock mass is derived from the application of shock wave theory. The blasting pressure was a function of detonation velocity, isentropic exponent, explosive density, Hugoniot parameters, and rock density. Probabilistic distribution is obtained by using explosion tests on emulsion and rock property tests on granite in Seoul and then the probabilistic distribution of the blasting pressure is derived from the above mentioned properties. The probabilistic distributions of explosive properties and rock properties show a normal distribution so that the blasting pressure propagated in rock can be also regarded as a normal distribution. Parametric analysis was performed to pinpoint the most influential parameter that affects the blasting pressure and it was found that the detonation velocity is the most sensitive parameter. Moreover, uncertainty analysis was performed to figure out the effect of each parameter uncertainty on the uncertainty of blasting pressure. Its result showed that uncertainty of natural rock properties constitutes the main portion of blasting pressure uncertainty rather than that of explosive properties. In other words, since rock property uncertainty is much larger than detonation velocity uncertainty the blasting pressure uncertainty is more influenced by the former than by the latter even though the detonation velocity is found to be the most influencing parameter on the blasting pressure.
초록
연구에서는 절리를 포함한 터널주변 암반의 안전성 강화 및 지하수 유입 억제공으로 사용되는 침투그라우팅에 대한 모형화 기법을 제시하고 관련 매개변수 해석을 실시하였다. Bingham 모형을 적용한 시멘트 그라우팅재는 정상류 흐름으로 가정하여 해석의 편의를 도모하였으며 UDEC을 이용한 해석결과, 절리의 두께 및 주입압이 침투그라우팅에 의한 확산범위를 결정짓는 주요 변수임을 확인하였다. 침투그라우팅 모형을 근간으로 할렬그라우팅 해석을 위한 수치모형을 제안하였으며 암반의 인장강도와 점착력이 할렬의 주요변수임을 입증하였다. 한편, 주입후 지반보강효과를 정량적으로 검토하기 위하여 직교 이방성 물성을 계산할 수 있는 알고리즘을 제시하였으며 이 결과 주입후 약 3~4배 정도의 강성도 증진효과를 확인하였다. 향후 본 연구결과는 그라우팅재 주입에 의한 투수계수 저감효과 혹은 지하수 억제공법 등의 설계기법에 적용될 수 있으며 관련 실험도 수행될 예정이다.
Abstract
A practical modeling approach has been proposed in this study to better understand the behavior of penetration grouting which is normally applied to the jointed rock masses to increase the bearing capacity and to reduce the ground water flow into the tunnel. Based on Bingham model together with a steady-state flow of the grout, penetration model is simulated in the commercial package called UDEC and, injection pressure as well as joint thickness are found to be the main parameters to determine the range of grout spread. Another numerical model on fracturing grouting is also suggested and, in this case, the tensile strength as well as cohesion of the rock masses are proven to be the major factors to decide the fracturing mechanism of the rock masses. The reinforcement effect of the grout-reinforced rock masses is calculated from the suggested algorithm on orthotropic material model and it is found that the directional stiffness of reinforced rock masses is increased up to 3 to 4 times compared with original jointed rock masses. Future work will be concentrated on the water control around the tunnel by the grout injection and a model test will also be performed to verify the suggested methods developed in this study.
초록
논문에서는 쉴드TBM터널의 세그먼트 연결부 방수재로 가장 많이 사용되는 수팽창성 지수재와 가스켓의 방수성능을 실험을 통하여 평가하였다. 방수성능은 내수압방식으로 수행하였으며, 수팽창성 지수재의 방수성능을 평가하기 위하여 5일간의 수침기간을 두었다. 수팽창성 지수재는 일반적인 형태와 비팽창성고무가 결합된 형태의 두가지 방식을 적용하였고, 가스켓은 일반적으로 가장 많이 사용되는 EPDM가스켓과 수팽창성지수재가 부착된 복합형 가스켓을 적용하였다. 세그먼트의 방수성능은 시공오차 및 세그먼트 변형에 크게 의존하며, 일반적으로 이러한 시공오차 및 세그먼트 변형은 연결부 벌어짐 (Gap)과 연결부 엇갈림 (Offset)으로 표현된다. 이 Gap과 Offset에 따른 방수성능의 변화를 관찰한 결과, 세그먼트의 방수성능은 시공오차 중 Gap의 영향을 크게 받는 것을 확인할 수 있었으며, Gap과 Offset에 대한 관리기준치가 제시되었다.
Abstract
In this study, the performance of water tightness of water expansional sealing material and gasket was evaluated. The water tightness test was performed varying the type of inner pressure condition, for which the water expansional sealing material was inundated for 5 days to evaluate the ability of water tightness. In order to carry out this test, we made use of two types of water expansional sealing material; general type and combined type with non-expansional rubber. In the case of gasket, EPDM gasket and complex gasket sticked to the water expansional sealing material were applied. The performance of water tightness depended on the construction defect and the deformation of segment. The construction defect and segment deformation were generally expressed by gap and offset of the construction joint. The results, of tests showed that the performance of water tightness was largely influenced by the gap between segments. Management criteria of gap and offset were proposed.
초록
최근 시공되고 있는 터널은 2Km 이상의 장대 터널로서 자동차 바퀴와 포장면의 마찰로 인한 주행 소음이 매우 심각한 실정이다. 특히, 터널 내부의 콘크리트 포장은 터널의 폐쇄적인 특성으로 주행 소음의 불쾌감이 가중되고 포장에서 발생하는 분진은 터널 내 환경을 오염시키는 요인이 되고 있어 이에 대한 대책이 시급하다. 본 연구는 터널 내부에서 발생하는 주행 소음을 줄이기 위한 방안으로 선진 외국에서 채택하고 있는 각종 포장표면처리공법을 조사하여 각 공법에 대한 소음 저감 효과와 시공 방법 및 사례를 조사 분석하였다. 터널 내 각종 표면처리공법을 콘크리트포장에 이용할 경우 5dB～10dB까지 소음을 감소시킬 수 있다. 골재노출표면공법은 소음저감 및 미끄럼 저항성 향상 측면에서 기타 다른 포장표면처리공법에 비해 가장 적절한 공법으로 평가되었다. 그러나 국내 실정에 적합한 저소음 포장공법의 개발을 위해서는 장비의 도입, 설계, 시방규정의 재정립이 필요한 것으로 분석되었다.
Abstract
The tunnels that longer than 2km which have been recently constructed have serious noise problems resulting from the friction of vehicle wheels and pavement. In special, concrete pavement inside tunnels with a closed characteristic increases discomfort due to the traffic noise and the dust of pavement pollutes the air in tunnels. Therefore, it is urgent that we find out ways to cope with. This study purported to reduce noise inside tunnels covers the investigation of various pavement surface treatment methods adapted in developed countries, the analysis of the effect in noise reduction and construction methods and cases. The surface treatment method for silent pavement in tunnels reduced noise to 5dB (A)∼10dB (A). Aggregate treatment method is evaluated the most appropriate method in that, related with other surface treatment method, it reduces noise and improves skid resistance. It is necessary for us to introduce equipments and design and rearrange of specification for the development of the silent pavement method in Korea.
초록
본 연구는 지하철방재대책의 일환으로 터널구간에 설치된 환기기의 제연절환 운전모드 및 승강장 선로부 환기장치를 포함한 6종류의 제연운전모드를 대상으로 승강장에 정차된 열차화재 시나리오에 따라 3차원 실시간 화재시뮬레이션을 수행하여 제연방식별 열 및 연기전파특성을 규명함으로서, 승강장에서 열차 화재 발생시, 승객이 안전하게 최적 대피가 가능한 환기기의 제연절환 조합운전의 도출을 목표로 한다.
Abstract
In order to recommend the mechanical smoke exhaust operation mode, Subway Environmental Simulation (SES) is used to predict the airflow of the inlet and outlet tunnel for the subway station. Fire Dynamic Simulation (FDS) is used the SES’s velocity boundary conditions to clarity the smoke exhaust effectiveness by the variations with mechnical ventilation system. We compared each 6 types of smoke exhaust systems for the result of smoke density and temperature distributions for 1.5m height from the subway station base in order to clarify the safety evaluation for the heat and smoke exhaust on subway fire.