Auxiliary Reinforcement Method for the Safety of Tunnelling Face

터널 막장안정성에 따른 보강공법 적용

Tunnelling has been created as a great extent in view of less land space available because the growth of population in metropolitan has been accelerated at a faster pace than the development of the cities. In tunnelling, it is often faced that measures are obliged to be taken without confirmation for such abnormality as diverged movement of surrounding rock mass, growing crack of shotcrete and yielding of rockbolts. In this case, it is usually said that the judgments of experienced engineers for the selection of measure are importance and allowed us to get over the situations in many construction sites. But decrease of such experienced engineers need us to develop the new system to assist the selection of measures for the abnormality without any experiences of similar tunnelling sites. In this study, After a lot of tunnelling reinforcement methods were surveyed and the detail application were studied, an expert system was developed to predict the safety of tunnel and choose proper tunnel reinforcement system using fuzzy quantification theory and fuzzy inference rule based on tunnel information database. The expert system developed in this study have two main parts named pre-module and post-module. Pre-module decides tunnel information imput items based on the tunnel face mapping information which can be easily obtained in-situ site. Then, using fuzzy quantification theory II, fuzzy membership function is composed and tunnel safety level is inferred through this membership function. The comparison result between the predicted reinforcement system level and measured ones was very similar. In-situ data were obtained in three tunnel sites including subway tunnel under Han river. This system will be very helpful to make the most of in-situ data and suggest proper applicability of tunnel reinforcement system developing more resonable tunnel support method from dependance of some experienced experts for the absent of guide.

터널 시공이 급격하게 증가되면서 터널 시공 중 발생하는 지반의 수렴하지 않는 거동과 숏크리트의 균열전파 및 록볼트의 항복과 같은 이상현상에 대해 특별한 기준 없이 대책을 마련해야 하는 경우를 종종 직면하게 된다. 이러한 경우, 여러 시공현장에서 문제들을 극복하는데, 숙련된 전문가의 판단이 중요하게 여겨졌으나, 전문가 확보와 경제적인 문제로 인해서 비슷한 시공현장의 경험 없이도 이상현상에 대한 대책을 선정하는데 도움을 줄 수 있는 새로운 시스템의 개발이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 터널 시공 중 적용된 보강공법의 현황을 파악하고, 국내외의 구체적인 사례를 분석하였다. 또한, 터널 막장의 안전성 등급을 결정하고, 적절한 보강공법의 선정을 위해 퍼지 수량화 이론과 퍼지추론 시스템을 기반으로 터널정보 데이터베이스를 구축하여 전문가시스템의 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 전문가 시스템은 크게 두 가지 기능을 가진다. 전반부 모듈은 현장에서 조사하기 쉬운 막장 기록항목을 중심으로 터널 정보 입력항목을 선정하고 퍼지 수량화이론 II을 이용하여 구성한 퍼지 소속도 함수(membership function)를 통해 터널 안정성 등급을 결정한다. 후반부 모듈은 전반부 함수와 터널 안정성 등급에 따라 적절한 보강공업의 적용성을 추론한다. 개발한 시스템의 검증을 위하여 다양한 보강공업을 시공하였던 한강하저터널을 비롯한 국내 외 3곳의 터널 현장 자료를 이용하여 적용한 결과 실제 시행한 보강공법과 근접한 추론결과를 보였다. 정보화시공을 통해 터널 막장기록과 계측자료의 이용을 극대화하고 객관적인 기준의 부재로 인해 일부 전문가의 경험에만 의존하고 있는 국내 보강공법 시공기술을 보다 발전시켜 합리적인 세부적인 보강공업을 제시하는데 도움이 되고자 하였다.