• 한국철도학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.244-252
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• 2002

We must notice ground movement by excavation for reasonable tunnel designs. The convergence confinement method is an attempt to evaluate tunnel stability conditions by means of a mathematical model and a ground response curve. In this study, the convergence confinement method by numerical model was examined. This method don't need the basic assumptions for a mathematical model of circular tunnel shape, and hydrostatic in situ stress. Also modified ground response curve that is calculated after installing the support, is suggested, which informs us the ground movement mechanism. The ground response curve and the support reaction curve are mutually dependent. Especially the support reaction curve depends upon the ground response curve. The mechanism of tunnel must be analyzed by the interaction between support and ground. Consequently the stability of tunnel must be qualitatively investigated by a ground response curve and quantitatively adjudged by a numerical analysis for the reasonable design of tunnel.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.87-98
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• 2005

지하수위 아래에 터널이 굴착되면, 지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 지반반응 곡선은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되기 때문에 이러한 침투력의 영향을 크게 받게 된다. 본 연구에서는 건조상태 및 침투력을 고려할 경우의 지반반응곡선의 이론식을 각각 유도하였다. 또한, 유도된 이론식은 수치해석을 통하여 검증되었다. 다양한 지하수위 조건에서의 지보계 설치를 고려하여 지보재특성곡선과 함께 지반반응곡선을 연구하였다. 결국, 본 연구에서 유도된 지반반응곡선의 이론식은 합리적인 설계를 위한 적절한 지보계 설치시기 및 지보재 강성 등을 결정하는데 이용될 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제5권1호
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• pp.20-27
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• 1981

The alignment of propulsion shaft systems by the fair curve method has been developed over the past twenty years and in recent years its basic problems have been almost solved. At the present time, studies on introducing actual conditions are being undertaken. In a fair curve alignment, its aim is to achieve a stable shaft system which will be relatively insensitive to misalignment or the influence of external factors such as thermal variations due to the sunshine, speed change, etc. The key point of fair curve alignment is the calculations of reactions in the straight support and reaction influence numbers. The present authors have developed those calculating method by the matrix method of the three-moment theorem. The fair curve alignment is based on the analysis of propulsion shaft system which is assumed as a continous beam on multiple support points. The propeller shaft is divided into several elements. For each element, the nodal point equation is derived by the three-moment theorem. Reaction of supporting points of straight shaft and reaction influence numbers are calculated by the matrix calculation of each nodal point equation. It has been found that results of calculation for the model shaft agree well with those of experiment which had been measured by the strain gauge method. Results of calculation for the actual propulsion shafting of the steam turbine had been compared also with those of Det norske Vertas.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.181-190
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• 2003

수렴-제한법은 수학적 모델 및 지반응답곡선을 통하여 터널안정조건을 평가하는 방법이다. 본 연구에서는 수치적 모델에 의하여 수렴-제한법을 검토하였다. 이 방법은 수학적 모델을 위한 기본가정이 필요 없고, 일반 형태의 터널에 적용할 수 있다. 본 연구결과에 따르면 2차원 수치해석에서 사용되는 숏크리트 강성변화 및 하중분담율은 중요한 요소가 아니며, 지반응답곡선과 지보반응곡선은 상호의존적인 것으로 나타났다. 터널구조는 지반과 지보의 상호작용에 의하여 분석되어야 한다. 그러므로 합리적인 터널설계를 위해서 터널의 안정성은 지반응답곡선에 의한 정성적 판단과 수치해석에 의한 정량적 검토가 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.183-204
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• 2007

지하수위 아래에 터널이 굴착되면,지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 이 침투력은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되는 지반반응곡선에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 터널내로의 지하수 흐름으로 발생하는 침투력을 정량적으로 평가하였다. 침투력은 터널 주위의 동수경사의 분포를 바탕으로 계산되었으며, 이 결과를 바탕으로, 정상류 흐름일 때 침투력을 고려한 지반반응곡선의 이론해를 유도하였다.보강이 없는 경우와 전면 접착형 록볼트와 숏크리트 라이닝으로 보강된 경우의 변화가 고려되었다. 본 연구에서 유도된 이론해는 수치해석을 통해 검증되었으며, 다양한 토피고와 지하수위 조건에 따른 지반반응곡선의 변화가 연구되었다. 이를 바탕으로 이론해의 적용한계가 제시되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.175-184
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• 2002

일반적으로 터널 굴착시 지보재의 설치시기에 대한 예측을 위하여서는 지반반응곡선 (Ground reaction curve)을 활용하고 있다. 이 지반반응곡선은 굴착에 따른 지반의 변위 특성을 나타내며, 일반적으로 원형단면이고 등방상태 (K = 1.0)로 가정하여 단순화시킨 Closed Form Solution을 통해서 구해진다. 그러나, 원형단면이 아니고, 비등방 응력상태인 실질적인 현장조건을 고려해 본다면, 이 지반반응특성 예측식을 현장조건에 적용함에 있어서 어떠한 한계점을 갖는지에 대하여 규명할 필요가 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 굴착단면 형상에 따른 측벽에서의 초기탄성변위 및 임계지보압의 변화 특성에 대하여 연구하였다. 터널굴착 형상은 단면의 높이 (b)와 폭 (a)의 비, 즉 굴착형상 계수 S (=b/a)값이 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 변화하도록 하였으며, 각각의 굴착형상마다 초기등방응력을 5~30 MPa사이에서 변화시켜가면서 수치해석을 통해 지반반응곡선을 얻었다. 수치해석을 통해 얻어진 측벽에서의 지반반응곡선을 분석하여 그에 따른 특성을 제시하였다. 검토결과 지반의 자립성을 평가하는데 있어서 Closed form solution의 사용에는 한계가 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.33-42
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• 2002

지반 굴착시 지반의 변위특성과 지보재의 설치시기에 대한 중요한 정보를 제공하는 지반반응곡선(Ground reaction curve)을 구하는 방법은 일반적으로 원형단면이고 측압계수 K＝1.0인 상태를 가정한 closed from solution을 통해서 구해지지만, 실제 현장에서는 주로 마제형 굴착단면이 사용되며 $K\neq$1.0인 경우 대부분이다. 지반 굴착시 측압계수와 굴착 형상에 따라 측벽에서의 초기탄성변위 및 임계지보압이 변화하는 경향을 알아보기 위하여 측압계수 값을 0.5～3.0 사이에서 변화시키고, 각 측압계수마다 초기연직응력을 5～30MPa 사이에서 변화시켜가면서 원형단면과 마제형 단면인 경우를 구분하여 수치해석을 통해 지반반응곡선을 얻었다. Closed form solution에 의해 얻어진 지반반응곡선은 측압계수와 굴착단면의 형상을 고려하지 못하기 때문에 $K\neq$1.0인 실제 지반에 대한 변위거동과 지반의 자립성을 평가하는 데 큰 오차를 유발할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, Closed from solution에 의해 지보재의 설치시기를 예측하는 것은 많은 오차를 수반하는 과정이므로, 수치해석을 통한 지보설치 시기와 자립성에 대한 검토를 수행하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.143-153
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• 2002

암반-지보 반응곡선법 (CCM, Convergence Confinement Method)은 수치해석적 접근방법에 비해 암반과 지보 반응특성에 대한 판단이 용이하고, 분석과정에서 발생하는 계산량이 많지 않으므로 현장 계측결과 분석 및 시급성이 요구되는 시공 Feedback 적용성이 뛰어나다. 그러나 종래 연구의 대부분은 기초적인 터널공학의 이해 측면이 강조되어 수행되고 있어 터널 시공과정에서의 CCM 활용에 관한 연구가 부족한 실정이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 기존의 암반-지보 반응곡선법의 주요 문제점 중 하나인 지보설치시기의 결정에 대한 합리적인 접근방법으로서 숏크리트 강도발현과정을 고려한 지보특성곡선 작성 방법을 제시하여, 지보재 설치시기를 용이하게 판단할 수 있는 변위특성곡선과 굴착에 따른 응력해방율을 쉽게 평가할 수 있는 하중특성곡선을 제시하였다. 이어서 기존의 지보재 강성만을 고려한 지보특성곡선이 아닌 시간의존성 지보특성곡선을 제시하여, 시간-변위특성곡선에 의한 변위분담율 뿐만 아니라 시간-하중에 의한 하중분담율 예측 방법을 제안하였다. 최종적으로, 본 연구방법에 의한 CCM 결과와 2차원 수치해석 결과를 비교,분석을 통해 연구결과의 신뢰성을 입증하는 동시에, 합리적인 터널 시공관리가 가능하도록 본 연구결과의 현장 활용 방안을 제시하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.109-114
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• 2003

It is the common practice to reinforce excessively the secondary tunnel lining due to the lack of rational insights into the ground loosening loads. The main load of the secondary lining for drained-type tunnels is the ground loosening. The main cause of the load for secondary tunnel lining is the deterioration of the primary support members such as shotcrete, steel ribs, and rockbolts. Accordingly, the development of the analysis model to consider the ground-primary supports-secondary lining interaction is very important for the rational design of the secondary tunnel lining. In this paper, the interaction is conceptually described by the simple mass-spring model and the load transfer from the primary supports to the ground and the secondary lining is showed by the characteristic curves including the secondary lining reaction curve for the theoretical solution of a circular tunnel. And also, the application of this model to numerical analysis is verified in order to review the potential tool for practical tunnel problems with the complex conditions like non-circular shaped tunnels, multi-layered ground, sequential excavation and so on.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권7호
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• pp.25-35
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• 2008

국내의 경우 일반적인 2차로 도로터널은 시공경험 및 축적된 제반자료가 풍부하여 표준적인 지보패턴이 제시되고 있으나, 2-Arch 도로터널의 경우 아직 시공경험 및 계측자료가 부족하여 특정지형 및 암질에 대해 별도의 발파설계와 해석을 통해 선정한 지보패턴을 표준적으로 적용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 2-Arch 도로터널의 설계 및 시공시 적용되고 있는 표준지보패턴에 대하여 하중분담률 및 편토압에 따른 거동을 분석하고 발파진동이 중앙벽체에 미치는 영향을 분석하여 적용된 지보재의 적정성 여부를 검토하였다. 그 결과 표준지보패턴에 적용되는 지보량은 적정한 것으로 나타났으나, 이는 특정지형 및 암질 조건을 고려하여 해석 후 선정된 것으로, 향후 2-Arch 도로터널의 설계 및 시공시 최종적인 표준지보패턴 선정은 대상 터널의 지형조건, 토질조건, 시공조건 등을 종합적으로 고려하여 결정되어야 할 것으로 사료된다.