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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
9권 4호
초록
최근 선형분리 곤란, 환경훼손 최소화 및 용지보상 등의 이유로 2-Arch 터널의 채택이 점점 증가하고 있다. 이런 실정에도 불구하고 2-Arch 터널은 국내에서의 시공실적 및 설계사례의 부족으로 자료의 데이터화가 체계적이지 않고 2-Arch 터널의 역학적인 거동 메커니즘에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2-Arch 터널의 종방향 이격거리에 대한 연구를 통해 본선 선행터널과 중앙벽체의 거동 메커니즘을 분석하고 적정 이격거리를 제안하고자 한다. 2-Arch 터널의 이격거리 산정은 터널의 안정이 확보되는 조건에서 산정하는 것이 타당하며, 이격거리에 따라 보다 민감하게 작용하는 중앙벽체의 거동에 영향을 최소화 할 수 있는 범위내에서 이격거리를 산정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 이격거리에 따른 중앙벽체의 민감도 분석결과 최대 변곡점이 생겨 급격한 응력변화가 발생하는 0.5D이내를 이격거리로 산정하는 것이 타당할 것으로 사료된다.
Abstract
due to the effective land utilization and environmental protection, the construction of 2-arch tunnel has been gradually increased. In spite of this tendency, the mechanical information for the 2-arch tunnel, especially such as its behavior characteristics and mechanism are not enough. Therefore in this study, the theoretical and numerical studies on the behavior characteristics of 2-arch tunnel are carried out and longitudinal optimum separated distance of tunnel face is proposed by considering the analysis results from the behavior of advanced excavation of tunnel and stress of central pillar. As a result, longitudinal optimum separated distance of tunnel face is in 0.5D for the better safety of 2-arch tunnel by rapidly decreasing the stress concentration of central pillar.
초록
기존터널에 근접 굴착 할 때 발생하는 흙막이벽체의 수평변위를 억제시키기 위해 버팀대에 선행하중을 가했다. 이러한 목적으로 흙막이벽체에 큰 선행하중을 가할 수 있는 새로운 선행하중 시스템을 모형시험에 적용하였다. 대형 시험은 폭 2.0 m, 높이 6.0 m, 길이 4.0 m인 모형 토조에서 수행하였고 시험지반은 모래로 조성하였다. 직경 1.2 m인 모형 터널은 시험지반 굴착 전에 설치하고 지반을 조성한 후에 모형터널에 근접해서 흙막이벽체를 설치하고 시험지반을 굴착하면서 모형 터널과 흙막이벽체 및 지반의 거동을 측정하였다. 이때에 선행하중 재하효과를 확인하기 위하여 선행하중을 가하지 않는 시험은 물론 선행하중을 가하여 흙막이벽체의 수평변위를 억제하는 시험을 실시하였고 수치해석을 실시하여 대형 시험결과와 비교하였다. 그 결과 선행하중을 설계축력 이상으로 적용시켜 흙막이벽체의 수평변위를 감소시켰을 때 벽체 배면에 있는 기존 터널의 안정성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
Abstract
could be imposed on the braced wall to prevent the horizontal displacements during the ground excavation adjacent to the existing tunnel. For this purpose, new pre-loading system through which large pre-loads could be applied to the braced wall was used in the model tests. Large scale model tests were performed in the real scale test pit which was 2.0 m in width and 6.0 m in hight and 4.0 m in length. Test ground was constructed by sand. Model tunnel in 1.2 m diameter was constructed before test ground excavation. Test ground was excavated adjacent to existing tunnel and was braced. To investigate the effect of pre-loading, tests without pre-load were also performed. During the ground excavation were the behavior of braced wall, test tunnel, and ground measured. Model tests were also numerically analysed and their results were compared to that of the real scale tests. As a result, it was found that the stability of the existing tunnel was greatly enhanced when the horizontal displacements of braced wall was reduced by applying pre-load larger than the design load.
초록
터널 화재와 관련된 축소모형실험연구는 기본적인 데이터는 제공할 수 있지만, 축소모형과 실물화재간의 정확한 이론적 상사관계가 정립되어 있지 않기 때문에 실물화재에 대한 직접적인 분석을 하기에는 어려움이 따른다. 이에 산소소모율법을 적용하여 열방출율과 같은 물리량의 측정이 가능한 실물화재실험장치인 대형칼로리미터를 개발하였다. 이를 이용하여 차량의 화재시 열방출율을 측정하기 위한 실물실험을 실시하였으며, 그 결과 차량의 열방출율은 2.3～3.4 MW로 측정되었다. 이는 PIARC에서 권고하는 차량의 열방출율과 유사한 범위로서 개발된 실물화재평가장치의 신뢰성을 확인할 수 있음은 물론이고 향후 관련 연구에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
Abstract
reduced scale fire test provides basic data but it is not enough to analysis real fire problem directly because there is no exact analogy theory between a real fire and the reduced scale model. Therefore, we have developed the large scale calorimeter in order to the real scale fire test. This advanced large scale calorimeter used for physical properties such as a heat release rate, based upon consumption of O2 method. Using this large scale calorimeter, we carried out the real scale vehicle fire test in order to evaluation for heat release rate. We obtained the calculated result for HRR 2.3～3.4 MW and this result is very similar to the PIARC candidate HRR. It is approve that this facility has the reliability and it is capable of applying to the advance fire research in the future.
초록
지반재료중의 하나인 암반의 물성평가 및 원지반상에서의 역학적 암반거동 평가를 위하여 다축(이축 혹은 진삼축) 압축실험이 수행되고 있다. 이러한 다축압축 실험의 경우에는 적용되는 경계조건에 따라 실험체내의 내부 응력이 예상과 다르게 작용하게 되며 결국 실험결과의 왜곡을 발생시킬 수 있으므로 적절한 경계조건의 설정은 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 하중재하판과 실험체의 경계면상에서 발생할 수 있는 마찰저항을 감소시키기 위하여 사용된 철제 빗살구조의 재하판에 대한 구조 설계 방법을 제안하고자 한다. 각 빗살의 길이 및 단면의 계산을 위하여 각 빗살은 고정단에 지지된 단순보와 고정단에 지지된 기둥의 형태로 가정되었으며 좌굴과 실험체의 변형에 따른 빗살의 처짐을 고려하는 방법이 적용되었다.
Abstract
compression tests have been frequently conducted to evaluate the in situ properties of rock masses and the mechanical behaviors of rock strata through the model tests. Without the proper boundary condition for the model tests, the mechanical behavior of rock mass would deviate, as can be expected, from the in situ conditions. The boundary condition will affect the internal stress distribution of the specimens and cause some distortion on the measurement. In this study, a design process regarding the steel brush, which has been employed for multi-axial compression test to reduce the frictional restraint along the specimen/loading platen interface, is introduced. The individual brushes are regarded as a simple column and beam to calculate the cross-sectional size and length of the brushes in consideration of the buckling capacity and the allowable deflection.
초록
본 논문에서는 터널시공시 지하수 저하를 동반하는 시공조건에서 발생하는 지표침하 특성에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 먼저 지하수 저하로 인한 지반침하 문제에 대한 국내외 기존연구내용을 살펴보았으며, 지하수 유동시 응력-간극수압 상호작용이 고려된 유한요소해석 모델을 구축하고 이론적 검증을 통해 유한요소해석 모델의 타당성을 검토하였다. 구축된 유한요소해석 모델을 토대로 다양한 시공조건에 대한 매개변수 연구를 수행하고 그 결과를 토대로 지하수 유동시 지반침하에 영향을 미치는 주요 인자를 검토하였으며, 아울러 터널시공이 지하수 저하를 동반하는 시공조건에서의 지표침하 특성을 기존의 이론과 연계하여 고찰하였다.
Abstract
paper presents the results of investigation on tunnelling-induced ground surface settlement characteristics in water bearing ground using finite element (FE) stress-pore pressure coupled analysis. Fundamental interaction mechanism of ground and groundwater lowering was first examined and a number of influencing factors on the results of the coupled FE analysis were identified. A parametric study was then conducted on the influencing factors such as rock type, thickness of soil layer, permeability of shotcrete lining, among others. The results indicate that the tunneling-induced groundwater drawdown results in a deeper and wider settlement trough than without groundwater drawdown, and that the Error function approach does not yield satisfactory result in predicting a settlement profile. The results of analysis are summarized so that the relationship between the settlement and the influencing factors can be identified.
초록
터널을 통과하는 운전자는 터널 외부환경과 내부환경의 차이에서 오는 변화에 많은 어려움을 가지게 된다. 특히 주간에 터널 입구부를 지나는 운전자는 터널 외부의 높은 야외휘도로 인하여 블랙홀 현상을 겪게 되며, 이는 심각한 운전자의 시인도의 감소를 가져오게 된다. 본 논문에서는 운전자가 겪는 블랙홀 현상에 대처하기 위한 방법의 하나인 카운터빔조명의 효과를 검정하기 위하여 실제와 유사한 상황을 컴퓨터에 구현하여 시뮬레이션 하였다. 터널의 조명을 설계함에 있어 특정 터널이 가지고 있는 제반 요소들을 고려한 다양한 상황에서의 운전자 시인도를 분석하고 보다 좋은 운전환경을 위한 터널조명을 만들기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서의 시뮬레이션에 의한 분석은 터널조명 초기 설계단계에서 비교적 단기간에 다양한 조명대안들에 대한 비교, 분석을 가능하게 하는 하나의 접근법이 될 것이다.
Abstract
passing through a tunnel face some difficulties caused by the visual differences between outside and inside of the tunnel. The blackhole phenomenon at a tunnel entrance zone severely decreases the driver’s visibility during the daytime. A counterbeam lighting is generally recommended for the prevention of it. This paper simulates an entrance zone with a blackhole phenomenon to verify the effect of counterbeam lighting. Even though the tunnel lighting is important, it is not easy to consider many lighting alternatives at the stage of tunnel design due to the complexity of tunnel conditions. This paper is expected to contribute improving the visibility in tunnels, especially at the entrance zone.
초록
최근 용지매입의 제한, 주변 구조물과의 간섭 등으로 두 터널의 이격거리가 매우 작은 근접 병설터널의 시공이 증가하고 있다. 이러한 경우 터널의 안정성 뿐만 아니라 중앙 필라부의 안정성 확보를 위한 보강공법의 선정은 매우 중요한 문제라 할 수 있다. 본 연구에서는 상하행선의 터널단면이 다른 비대칭 형태이면서, 두 터널간의 이격거리가 매우 근접한 병설터널에 대한 안정성 평가 및 필라부 보강방안에 대하여 상세한 해석적 검토를 수행하였다. 또한 근접 병설터널의 안정성을 확보할 수 있도록 암반 필라의 안정성 검토와 보강공법 등 근접 병설터널의 사례연구를 토대로 보강공법의 적정성과 합리적인 대안을 제시하였다. 특히, 굴착순서, 이격거리, 굴착방법에 따른 터널 거동 파악을 위하여 암반 필라의 응력상태 및 터널변위를 분석하여 암반파괴이론에 근거한 안정성 평가를 수행하였다. 또한 암반 필라부 보강공법의 적정성 검토 및 향후 근접병설 터널에서의 암반 필라 안정성 확보를 위한 개선방안을 제안하였다.
Abstract
because of the restriction of land for construction and interference of adjacent structure, parallel tunnels with small clearance have been planned and constructed in many sites. In this case, the stability of pillar at center part is very important factor to satisfy the stability of tunnel structure under the construction. In this paper, numerical analyses for the asymmetry parallel tunnels with a narrow width of pillar have been carried out to search for the optimum reinforcement measure for rock pillar and verify the stability of tunnel. Rock pillar between each single tunnel is supposed to be under heavy load by rock mass. The analysis of stress state at rock pillar at various cases for construction conditions is required to investigate the structural behaviour of tunnels and stability of the pillar. Strength-stress ratio is calculated based on the failure theory of rock and the safety factor of tunnel is computed with strength reduction technique. Through these numerical results, reasonable reinforcement measures for rock pillar at parallel tunnel were established and recommended.
초록
터널과 같은 지하공간 구조물에 있어서 록볼트는 숏크리트와 함께 주요 지보재 중의 하나이며, 그러므로 록볼트 시공품질 정도에 따라 이러한 지중구조물의 안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 록볼트를 따라 전파되는 유도파에 대하여 푸리에 및 웨이브렛 변환을 이용하여 록볼트의 건전도를 평가하는데 있다. 각기 다른 결함비율을 가진 다섯 개의 록볼트 시험체를 제작하여 콘크리트 블록에 매설한 후, PZT(Pb[ZrxTi1-x]O3: lead zirconate titanate) 엘리먼트로 유도파를 발생시키고 AE(acoustic emission) 센서를 이용하여 신호를 측정하였다. 수집된 신호는 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 분석하였고, 가버 웨이브렛을 사용한 웨이브렛 변환을 이용하여 시간-주파수영역에서 분석하였다. 푸리에 변환을 이용하여 얻은 스펙트럼을 분석하면 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 고주파 대역 에너지의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 시간-주파수 영역에서의 각 파군별 최대 에너지가 나타나는 지점의 시간차는 각 반사파군 간의 이동 시간차를 나타내며, 이를 통해 계산된 유도파의 에너지 속도는 록볼트의 공동결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 스펙트럼 비와 에너지 속도가 록볼트의 건전도 평가에 있어서 하나의 지표가 될 수 있음을 보여준다.
Abstract
rock bolts become one of the main support systems in tunnels and underground structures, the integrity of the rock bolts affects the safety of these types of structures. The purpose of this study is the evaluation of rock bolt integrity using Fourier and wavelet transforms of the guided ultrasonic waves. After five rock bolt specimens with various defect ratios are embedded into a large scale concrete block, guided waves are generated by a PZT (lead zirconate titanate) element and measured by an acoustic emission (AE) sensor. The captured signals are analyzed in the frequency domain using the Fourier transform, and in the time-frequency domain using the wavelet transform based on a Gabor wavelet. The spectrum obtained from the Fourier transform shows that a portion of high frequency contents increases with increase in the defect ratio. Peak values in the time-frequency domain represent the interval of travel time of each echo. The energy velocities of the guided waves increase with the defect ratio. This study shows that the spectrum ratio and the energy velocity may be indicators for the evaluation of rock bolt integrity.