• 터널과지하공간
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• 제14권2호
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• pp.154-166
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• 2004

본 연구에서는 측압이 매우 큰 암반에 대규모 유류저장공동을 병렬로 굴착할 경우, 공동 및 지보재의 역학적 안정성을 평가하였다. 수치해석적인 방법을 동원하여 공동 주변 암반의 거동을 분식하고, 주된 지보재인 rockbolt와 숏크리트의 역할을 분석하였으며, 각 지보재의 안정성을 평가하였다. 적정한 지보시스템 구축을 위하여 지보재 모델링 기법, 공동 단면 형상, 지보재의 규격 등이 공동의 안정성에 미치는 영향을 파악하였다. 해석결과 지보재의 타설시기와 다단계 굴착에 따른 공동 형상의 변화가 지보재에 발생하는 응력에 큰 영향이었음을 알 수 었었으며, 강섬유보강 숏크리트의 변형 및 파괴 특성을 고려한 해석기법 개발의 필요성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.621-633
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• 2023

Stability analysis and support system estimation of the Beheshtabad water transmission tunnel is investigated in this research. A combination approach based on the rock mass rating (RMR) and rock mass quality index (Q) is used for this purpose. In the first step, 40 datasets related to the petrological, structural, hydrological, physical, and mechanical properties of tunnel host rocks are measured in the field and laboratory. Then, RMR, Q, and height of influenced zone above the tunnel roof are computed and sorted into five general groups to analyze the tunnel stability and determine its support system. Accordingly, tunnel stand-up time, rock load, and required support system are estimated for five sorted rock groups. In addition, various empirical relations between RMR and Q i.e., linear, exponential, logarithmic, and power functions are developed using the analysis of variance (ANOVA). Based on the significance level (sig.), determination coefficient (R²) and Fisher-test (F) indices, power and logarithmic equations are proposed as the optimum relations between RMR and Q. To validate the proposed relations, their results are compared with the results of previous similar equations by using the variance account for (VAF), root mean square error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE) and mean absolute error (MAE) indices. Comparison results showed that the accuracy of proposed RMR-Q relations is better than the previous similar relations and their outputs are more consistent with actual data. Therefore, they can be practically utilized in designing the tunneling projects with an acceptable level of accuracy and reliability.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.275-286
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• 2007

지하암반에서 지하구조물을 구축하는 경우, 지하구조물의 안정성 확보를 위한 굴착, 지보 및 대책공법은 현지 암반응력의 크기 및 방향에 큰 영향을 받게 된다. 따라서 터널과 같은 지하구조물의 설계와 안정성 해석에 있어서 현지 암반응력의 분포특성을 고려하는 것은 대단히 중요한 문제라고 할 수 있다. 본 연구에서는 암반응력을 고려한 터널설계 사례를 통하여 합리적이고, 안정적인 지하구조물 설계 방안에 대하여 고찰하고자 하였다 이를 위하여 Q-System에 의한 암반분류시 입력변수인 응력저감계수(SRF) 평가과정 및 표준지보패턴 설계 사례에 대하여 검토하였다. 또한 터널안정성 해석시 측압계수 크기 및 주응력 방향을 변수로 한 수치해석을 수행하여 터널 안정성 해석시 개선사항에 대하여 제안하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.124-131
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• 2010

록볼트는 주변 지반의 지보 기능을 유리하게 활용하기 위한 부재로서 일반적으로 소요의 강도 이상을 가진 강재로 된 이형봉강을 활용하고 있다. 그러나, 부식성 요소가 많은 지하수 조건에서는 강재의 부식으로 인한 록볼트의 파괴로 터널 및 사면안정의 보수, 보강 및 유지관리 문제가 많이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하고 영구적으로 사용가능한 터널 지보재로 활용하기 위한 실질적인 거동을 모사하여 GFRP 록볼트의 거동에 대한 실험적 평가를 실시하였다. 이 연구는 GFRP 록볼트의 인장성능 평가시험 및 전단성능 평가시험을 통해 도출된 GFRP 록볼트의 구조적 특성을 바탕으로 구조해석을 통한 사면안정해석을 실시하여 안전율을 평가하였다. 실험 결과 기존에 사용하던 강재 록볼트의 대체 재료로서 충분히 터널 지반의 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1998년도 터널.암반역학위원회 박사학위 논문집
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• pp.3-34
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• 1998

The stability condition of rock slopes is greatly affected by the geometry and strength parameters of discontinuities in the rock masses. Rock slopes Involving movement of rock blocks on discontinuities are failed by one or combination of the three basic failure modes-plane, wedge, and toppling. In rock mechanics, practically all the parameters such as the joint set characteristics, the rock strength properties, and the loading conditions are always subject to a degree of uncertainty. Therefore, a reasonable assessment of the rock slope stability has to include the excavation of the multi-failure modes, the consideration of uncertainties of discontinuity characteristics, and the decision on stabilization measures with favorable cost conditions. This study was performed to provide a new numerical model of the deterministic analysis, reliability analysis, and reliability-based optimization for rock slope stability. The sensitivity analysis was carried out to verify proposed method and developed program; the parameters needed for sensitivity analysis are design variables, the variability of discontinuity properties (orientation and strength of discontinuities), the loading conditions, and rock slope geometry properties. The design variables to be optimized by the reliability-based optimization include the cutting angle, the support pressure, and the slope direction. The variability in orientations and friction angle of discontinuities, which can not be considered in the deterministic analysis, has a greatly influenced on the rock slope stability. The stability of rock slopes considering three basic failure modes is more influenced by the selection of slope direction than any other design variables. When either plane or wedge failure is dominant, the support system is more useful than the excavation as a stabilization method. However, the excavation method is more suitable when toppling failure is dominant. The case study shows that the developed reliability-based optimization model can reasonably assess the stability of rock slopes and reduce the construction cost.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2007년도 특별심포지엄 논문집
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• pp.63-79
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• 2007

Several remedial works were attempted to stabilize the collapsed area of the inlet slopes of diversion tunnel, but prevention of any further movement was being only carried out at beginning stage by filling the area with aggregates and rock debris, after several cracks had been initiated and developed around the area. The extra specialty developed folding zone is consisted with highly weathered Greywacke and Black shale. The suggested solution is to improve the properties of the rock mass of failed area by choosing the optimum level of reinforcement through the increment of slope rock support design so as to control the movement of slopes during the re-excavation. The Bakun hydroelectric project includes the construction of a hydroelectric power plant with an installed capacity of 2,520MW and a power transmission system connecting to the existing transmission networks in Sarawak and Western Malaysia. The power station will consist of a 210m height Concrete Faced Rockfill Dam. During the construction of the dam and the power facilities the Balui River has to be diverted of the tunnels is 12m and the tunnel width is 16m at the portal area. This paper describes the stability analysis and design methods for the open cut rock slopes in the inlet area of the diversion tunnels. The geotechnical parameters employed in stability calculations were given as a function of four defined Rock Mass Type (RMT) which were based on RMR system from Bieniawski. The stability calculations procedure of the rock slopes are divided into two stages. In the first stage, it is calculated for the stability of each "global" slope without any rock support and shotcrete system. In the second stage, it is calculated for each "local" slope stability with berms and supported with rock bolts and shotcrete. The monitoring instrumentation was performed continuously and some of the design modification was carried out in order to increase the safety of failed area based on the unforeseen geological risks during the open cut excavation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.19-25
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• 2005

숏크리트와 록볼트를 지보재로 사용한다고 해서 NATM을 채택한 것은 아니므로 RMR과 Q-system에 의해 설계된 터널은 현대식 터널로 명명하였다. 강지보재로 지보되는 재래식 터널과 숏크리트와 록볼트로 지보되는 현대식 터널은 근본적으로 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 현대식 터널은 암반의 하중지지력을 유지하기 위하여 숏크리트 지보를 사용하여 암반의 이완과 과도한 변형을 최소화시킨다고 하나 이에 대한 증명은 명확히 이루어지지 못하고 있다. 재래식 터널과 현대식 터널의 차이점을 살펴보기 위하여 사용되는 암반분류의 지보계 특성과 암반하중을 상호비교 하였다. 재래식 터널은 Terzaghi의 암반하중분류를 대표 암반분류로 채택하고, 현대식 터널은 RMR과 Q-system을 대표 암반분류로 채택하였다. 연구결과 현대식 터널의 주지보재인 숏크리트는 재래식 터널의 주지보재인 강지보 보다 지지력이 우수하였으며 암반분류에서 제시하는 암반하중은 재래식 터널과 현대식 터널의 차이는 없는 것으로 확인되었다. 따라서, 암반분류법에 의하면 숏크리트를 사용하는 현대식 터널의 암반의 하중지지력이 재래식 터널 암반의 하중지지력 보다 크다고 볼 수는 없다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권6호
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• pp.573-581
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• 2019

Excavation of underground cavern and shaft was proposed for the construction of a ventilation facility in an urban area. A shaft connects the street-level air plenum to an underground cavern, which extends down approximately 46 m below the street surface. At the project site, the rock mass was relatively strong and well-defined joint sets were present. A kinematic block stability analysis was first performed to estimate the required reinforcement system. Then a 3-D discontinuum numerical analysis was conducted to evaluate the capacity of the initial support and the overall stability of the required excavation, followed by a 3-D continuum numerical analysis to complement the calculated result. This paper illustrates the application of detailed numerical analyses to the design of the required initial support system for the stability of underground hard rock mining at a relatively shallow depth.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2006년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.305-310
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• 2006

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4C호
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• pp.147-154
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• 2011

현재 NATM 터널의 설계 시 지반하중을 시공중에는 숏크리트, 강지보재 및 록볼트로 구성된 1차지보재가 부담하고, 장기적으로 1차지보재는 기능을 상실하고 2차지보재인 콘크리트라이닝이 부담하는 것으로 간주하는 것이 일반적이다. 그러나, 지반조건이 불량한 경우에 적용되는 강지보재는 숏크리트로 피복되어 있어 부식가능성이 작으므로 장기적으로 기능이 완전히 손실된다는 것은 지나치게 보수적인 개념이다. 숏크리트의 경우에도 장기적으로 열화가 진행되는 것은 사실이지만 하중지지 능력이 완전히 손실된다고 간주하는 것 역시 매우 보수적인 개념이다. 본 연구에서는 이론식 및 수치해석을 통하여 1차지보재가 장기적으로 지지할 수 있다고 판단되는 합리적인 지보압과 허용 이완하중고를 산정하였으며, 산정된 1차지보재의 지보압을 고려하였을 경우 콘크리트라이닝의 단면력 변화에 대하여 분석하였다. 검토 지반조건은 지하철 저토피터널을 대상으로 하였으며 주변 지반조건은 풍화암과 연암인 경우에 대하여 분석하였다. 검토결과 강지보재의 지보압을 고려할 경우 콘크리트라이닝의 경제적인 설계가 가능한 것으로 분석되었다.