• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권1호
• /
• pp.27-41
• /
• 2023

수중터널은 내륙 간 연결을 위해 지반에 접속되어야 한다. 지반 접속부에 연결된 지중터널과 수중터널이 보이는 변위 불균형은 응력 집중을 야기할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 탄성 조인트를 활용할 경우에는 정적 하중 조건에서 지반 접속부의 응력 집중은 해소시킬 수 있음이 선행 연구에서 확인되었다. 그러나, 지속적으로 거동하는 수중터널의 구속조건을 고려했을 때 지반 접속부의 동적 거동과 안정성에 탄성 조인트의 활용이 미치는 영향이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 동적 하중 조건의 수중터널 및 지반 접속부를 수치해석적 방법을 통해 모사하였으며, 동일 상황을 모사한 축소 모형시험을 통해 수치해석 모델을 검증하였다. 다양한 물성의 탄성 조인트가 설치될 경우에 대한 수치해석적 모사를 통해 탄성 조인트 강성에 따른 수중터널의 고유진동수 변화와 공진 거동을 분석하였다. 그 결과, 조인트의 강성과 고유진동수가 멱함수 관계를 가짐이 확인되었다. 낮은 강성의 조인트로 지반 접속부가 설계될 경우, 수중터널의 고유진동수는 감소하여 낮은 진동수의 동하중이 가해지는 해양 환경에서 공진의 위험이 증가할 뿐만 아니라 공진 발생 시 최대 속도가 크게 증가하였다. 그러므로, 수중터널 지반 접속부의 응력 집중 해소와 공진 방지를 동시에 고려하여 지반 접속부를 설계해야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.77-89
• /
• 2020

수중 부유식 터널은 터널 세그먼트가 부력에 의해 수중에 부유하도록 하는 터널의 한 유형으로, 최근 활발히 연구되고 있다. 수중터널이 지면에 연결되면 수중터널과 지반 내부의 지중터널이 연결되어야 하는데, 두 터널의 서로 다른 구속조건과 거동 특성에 의해 두 터널의 연결부위에 응력이 집중될 가능성이 매우 높다. 따라서 연결부 주변의 안정성을 보장하기 위해 특별한 설계 및 시공 방법을 적용해야 한다. 그러나 연결부 안정성에 대한 기존 연구가 충분히 수행되지 않아서 기본적인 단계의 연결부 안정성 검토에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수중터널과 지중터널의 연결부를 수치해석을 통해 모사하여 연결부 주변 지반에서 전단 변형 집중이 발생하는 것을 확인하였고, 시공 시 처리할 수 있는 구조적 인자가 연결부 주변 지반의 안정성 확보에 어떠한 영향을 가지는지에 대해 분석하였다. 수치해석 결과는 두 종류의 터널이 가지는 변위의 불균형으로 인한 위험이 그라우팅 재료 및 조인트 자유도 구성을 통해 완화될 수 있음을 보였다. 이 연구에서 도출된 결과는 비록 수치해석을 통한 정성적인 결과이지만, 향후 연구에서 수중터널과 지중터널의 연결의 설계 시 주요하게 고려해야 하는 구조적 인자 및 위험 지역을 판단하는 것에 기여할 것이라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.393-404
• /
• 2018

도심지 터널에서 지하도로는 지상도로와의 연결을 위한 램프터널을 계획하게 되고 본선터널과 램프터널이 접속되는 구간에서 대단면 터널과 분기구간이 생성된다. 본선터널과 램프터널이 접속하는 근접구간에서 응력집중으로 터널의 안정성에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 따라서 필라부의 안정성을 확보하는 것은 터널의 안정성을 좌우하는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 복층터널을 대상으로 본선터널, 분기부대단면 터널 단면을 계획하고, 분기부 암반 필라의 거동을 2차원 수치해석 방법으로 검토하였다. 양호한 지반조건인 암반 III등급에서 램프터널이 본선터널에 접속하는 방법을 달리하여 필라폭에 따른 지반 안정성을 평가하였으며, 안전율 1.5 이상을 확보할 수 있는 터널 필라폭을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.650-660
• /
• 2018

접속슬래브는 교량의 접속부의 주행성에 중요한 역할을 수행한다. 하지만, 고속도로 교량의 접속슬래브는 길이의 70%를 지간으로 하는 단순보로 설계하고 부재력만 산정하고 있다. 따라서, 접속슬래브의 거동과 지지점의 침하로 인한 영향을 고려하지 못한다. 본 연구에서는 토압분리형 교량의 접속슬래브에 대해 비지지길이와 지반 침하에 따른 거동을 평가하였다. 이 교량은 보강토옹벽으로 횡방향토압을 지지하므로 접속슬래브가 지면에 지지되지 않는 비지지구간이 발생되고 지지되는 지반에서도 침하가 발생될 수 있다. 이를 검토하기 위해, 접속슬래브의 길이에 따라, 토압분리형 교량 설계지침 (2016)에 제시된 접속슬래브 길이의 70%를 지간으로 하는 단순보로 설계하여, 단면력을 산정하였다. 그리고 비지지길이와 지반 침하에 따른 거동을 규명하기 위한 구조해석 모델을 생성하였다. 구조해석 결과, 비지지길이가 증가되면 휨모멘트는 감소되었고 침하량이 증가되면 휨모멘트는 증가되었다. 그리고 설계 단면력이 구조해석보다는 크게 산정되었으며, 설계지침에 따라 접속 슬래브를 설계하면, 안정성에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 수직변위는 비지지길이에 관계없이 침하량이 10mm 이상이 되면, 유지관리기준인 1/200 곡선을 넘어서는 것으로 나타났다. 토압분리형 교량의 접속슬래브는 비지지길이에는 큰 영향을 받지 않지만, 지반 침하에는 큰 영향을 받았다. 따라서, 접속슬래브를 지지하는 보강토옹벽에 과도한 침하가 발생되며, 설계 휨모멘트를 초과할 수 있으므로 이에 대한 엄격한 관리가 필요하다.