• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.159-169
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• 2008

In general, it is considered that a pillar between closely-spaced tunnel is sensitive for stress concentration. Stability of a pillar is key factor for excavation of closely-spaced tunnel. In this paper, the study is focused on tracing the behaviors, displacement and plotting damages around tunnels that is modelled with Particle Flow Code, $PFC^{2D}$. Parametric study was performed with changing distance between center of tunnels and coefficient of earth pressure(K). Scaled-model tests were also carried out to validate a numerical analysis model. It was found that $PFC^{2D}$ could show dynamic visualized result in quite good agreement with the experimental test.

• 한국도로학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.27-32
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• 2015

PURPOSES : It is difficult to estimate tunnel stability because of lack of timely information during tunnel excavation. Tunnel deformability refers to the capacity of rock to strain under applied loads or unloads during tunnel excavation. This study was conducted to analyze a methods of pre-evaluation of stability during tunnel construction using the critical strain concept, which is applied to the results of tunnel settlement data and unconfined compression strength of intact rock or rock mass at the tunnel construction site. METHODS : Based on the critical strain concept, the pre-evaluation of stability of a tunnel was performed in the Daegu region, at a tunnel through andesite and granite rock. The critical strain concept is a method of predicting tunnel behavior from tunnel crown settlement data using the critical strain chart that is obtained from the relationship between strain and the unconfined compression strength of intact rock in a laboratory. RESULTS : In a pre-evaluation of stability of a tunnel, only actually measured crown settlement data is plotted on the lower position of the critical strain chart, to be compared with the total displacement of crown settlement, including precedent settlement and displacement data from before the settlement measurement. However, both cases show almost the same tunnel behavior. In an evaluation using rock mass instead of intact rock, the data for the rock mass strength is plotted on the lower portion of the critical strain chart, as a way to compare to the data for intact rock strength. CONCLUSIONS : From the results of the pre-evaluation of stability of the tunnel using the critical strain chart, we reaffirmed that it is possible to promptly evaluate the stability of a tunnel under construction. Moreover, this research shows that a safety evaluation using the actual instrumented crown settlement data with the unconfined compression strength of intact rock, rather than with the unconfined compression strength of a rock mass in the tunnel working face, is more conservative.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권6호
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• pp.1257-1271
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• 2014

The hydraulic deterioration of the drainage system in tunnel linings is one of the main factors governing long-term lining-ground interactions during the lifetime of tunnels. Thus, in the design procedure of a tunnel below the groundwater table, the possible detrimental effects associated with the hydraulic deterioration should be addressed. Hydraulic deterioration in double-lined tunnels can occur because of reasons such as clogging of the drainage layer and drain-pipe blockings. In this study, the coupled mechanical and hydraulic interactions between linings due to drain-pipe blockings are investigated using the finite-element method. A double-lined structural model incorporating hydraulic behavior is developed to represent the coupled structural and hydraulic behavior between the linings and drainage system. It is found that hydraulic deterioration hinders flow into the tunnel, causing asymmetric development of pore-water pressure and consequent detrimental effects to the secondary lining.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.245-255
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• 2001

기존 개탁식터널은 굴착경사와 관계없이 터널상부에는 되메움지반의 자중이 그리고, 터널벽체에는 정지토압이 작용하는 것으로 가정하여 설계되고 있다. 그러나 개착식터널에 실제 작용하는 토압은 개착규모에 따라 다르며 이에 따라 터널라이닝의 구조적거동 또한 다르게 나타난다. 본 연구에서는 수치해석적방법을 사용하여 굴착경사가 터널라이닝에 미치는 영향을 다음과 같이 조사하였다. 첫째로, 지반범용수치해석프로그램인 FLAC2D를 사용하여 개착공법으로 시공된 기존 터널의 변형거동을 모사할 수 있는 수치해석방법을 활용하여 현장의 계측결과와 비교하므로써 수치해석방법의 타당성을 검증하였고, 둘째로, 동일한 수치해석기법을 적용하여 굴착경사가 $30^{\circ}\;, 456{\circ},\; 60^{\circ},\; 75^{\circ}%인 개착식터널에 작용하는 토압 및 변위와 터널라이닝에 발생하는 단면력을 조사하였다. 수치해석에 사용된 개착식터널은 2차로 도로터널이며, 터널라이닝과 되메움지반 사이의 마찰력을 고려하기 위하여 접합면 요소를 사용하였다. 수치 해석결과, 되메움지반과 터널라이닝 및 굴착사면 사이의 마찰력에 의한 되메움지반 내부의 아칭현상으로 인하여 굴착 경사가 클수록 터널벽체에 상대적으로 작은 토압이 작용하였으며, 이에 따라 터널라이닝의 변형, 모멘트, 전단력이 증가하였음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.21-34
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• 2014

본 연구는 터널 열화 특성과 이와 관련된 각종 문헌 및 사례조사를 통하여 비교 분석하고 정량적인 해석을 위한 영향인자를 도출하여 입력변수를 결정하고 국내 고속철도 터널의 대표단면(풍화암)에 대하여 수치해석을 실시하였다. 해석 결과는 공용 후 30년 경과 시 열화로 인하여 천단침하량은 7.0%, 지표침하량은 30.2%이 증가하고 내공변위는 9.0mm가 수축 한 이후 점차 수렴되는 경향을 보였다. 또한 이완하중고는 공사 완료 후 50년 경과 시 터널고의 2.55배까지 증가하여 극한상태에서의 Terzaghi의 제안값 보다 상당히 큰 값을 나타내었으며, 이러한 소성영역의 확장으로 인하여 터널 라이닝에 3.20~3.66MPa의 축응력이 추가로 작용하게 되는 경향을 확인하였다. 따라서 이로부터 설계에 반영할 수 있는 정량적인 예측기법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.267-278
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• 2003

인공신경망은 복잡한 문제를 해결하는데 있어 여러 분야에서 널리 활용되고 있는 매우 효과적인 기법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 터널거동을 효과적으로 예측하기 위해 이러한 인공신경망 기법을 이용한 터널거동 예측시스템 (TBPS)을 개발하였다. 본 시스템 개발을 위해 시공이 완료된 31개 현장 193 개소 지점으로부터 얻은 터널 계측자료 (즉, 천단침하, 내공변위, 록볼트 축력, 숏크리트 압축 및 전단응력, 내진시 라이닝의 응력 등)를 D/B화하여 이용하였다. 또한 개발된 TBPS의 학습을 위해 가장 효과적이라 알려진 역전파 알고리즘을 사용하여 이들 자료의 학습을 실시하였다. 이러한 과정을 통해 개발된 TBPS를 이용하여 예측한 터널 거동 값과 현장계측 값, 수치해석에 의한 결과 값의 상호 비교 분석을 실시하였다. 비교분석 결과, TBPS에 의한 거동예측결과 값의 변화는 실무에 적용 가능한 범주에 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 TBPS는 터널의 타당성검토나 기본 및 실시설계 등에 적용하여 효율적으로 필요한 정보를 신속하게 얻을 수 있는데 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제3권2호
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• pp.57-64
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• 2010

본 연구는 신설 터널 발파 시 기존 터널 거동 및 시설물 안전에 관한 연구로서 설계 당시에는 신설 터널의 안전성에 초점을 맞추다 보니 기존 터널 내부에 설치되어 있는 제연 팬 등과 같이 시설물의 안전성을 확보하기 위한 세부적인 설계에 있어서 다소 미흡한 면이 있었다. 기존 터널의 최근 10년간 교통사고 유형을 분석한 결과 주행 중인 차량 간 긴급 상황 및 상호 장애요소 발생 시 미처 대처하지 못해 발생하는 사고가 대부분인 것을 알 수 있었다. 이런 점을 감안하여 신설 터널 시점 부 및 본선 구간 발파 시 장약량을 최소화하였고 피난연결통로 굴착은 대구경 심빼기 발파공법으로 변경 시공하여 진동을 최소화함으로써 기존 터널 내부의 시설물 안전성을 확보하였다. 정량적 분석 방법으로서는 각종 계측기를 설치하여 신설 터널 주변 민가, 기존 터널 내부 및 제연 팬 주위에 설치하여 실시간 변위를 파악하여 교통류 차단 없이 정상 흐름을 확보하였다. 향후 대도심지에 위치하면서 기존 터널과 인접한 터널 설계 시 터널 내부 시설물 안전성 확보를 위해 발파 장약량, 발파공법 및 계측방법의 개선 방안을 제시하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.208-213
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• 2010

In this study CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis of the steady fire-driven fuid flow for the performance test of ventilation at railway tunnel between Heuksok and Nodeul Station from Seoul Metro 9 is performed. There were fans with exhaust and intake modes and each was installed at the middle and both ends of the tunnel. For this test, the pool fire source of methyl alcohol with 1.5MW and smoke generators were installed between the middle of tunnel and Heuksok Station. In this test, the smoke behavior from natural convection was observed for 10 minutes from the ignition of pool fire and then fans with intake-modes at both sides of Heuksok effect of fan-on with intake mode located in the opposite side of the tunnel nearby Heuksok Station on fire-driven fluid flow is studied on when the boundary conditions of fan-on at the tunnel between Heuksok and Nodeul Station are the same as test. FLUENT, a commercial CFD code, is used for this analysis.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.41-51
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• 2022

Tunneling in rocks having the time-dependent behavior, causes some difficulties like tunnel convergence and, as a result, pressure on concrete lining; and so instability on this structure. In this paper the time-dependent behaviour of squeezing phenomenon in a large cross section tunnel was investigated as a case study: Alborz tunnel. Then, time-dependent behaviour of Alborz tunnel was evaluated using FLAC2D based on the finite difference numerical method. A Burger-creep viscoelastic model was used in numerical analysis. Using numerical analysis, the long-time effect of squeezing on lining stability was simulated.This study is done for primary lining (for 2 years) and permanent lining (for 100 years), under squeezing situations. The response of lining is discussed base on Thrust Force-Bending Moment and Thrust Force-Shear Force diagrams analysing. The results determined the importance of consideration of time-dependent behaviour of tunnel that structural forces in concrete lining will grow in consider with time pass and after 70 years can cause instability in creepy rock masses section of tunnel. To show the importance of time-dependent behavior consideration of rocks, elastic and Mohr-Coulomb models are evaluated at the end.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.581-591
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• 2016

최근 사회기반시설의 투자효율성을 높이기 위하여 평상 시 도로터널로 운영되지만 홍수 시 수로로 이용되는 수로 도로 다목적 터널의 계획이 시도되고 있다. 이러한 다목적 터널은 수로터널로의 이용이 한시적이기 때문에 내수압과 지하수위가 일정하지 않아 터널 내부와 외부의 압력변화가 상당할 수 있다. 특히 지하수위 아래에 건설 된 다목적 터널의 경우 장기간 운영 중에 발생하는 계절적 압력변화는 터널에 반복하중으로 작용하여 구조물과 인접지반의 열화로 이어질 가능성이 있다. 본 연구에서는 다목적 터널의 외부 및 내부 수위조건에 따라 발생할 수 있는 구조물의 거동특성을 모형실험 및 수치해석을 통하여 조사하였다. 그 결과 수위변화로 인한 터널 거동의 주 원인은 부력이며, 터널 내부 및 외부의 반복적인 수위변화는 터널 주변지반의 이완영역을 확대시키는 것으로 나타났다. 따라서 다목적 터널의 설계 시 수위변화에 따른 영향검토가 필요하며 경우에 따라 저항성을 유지시킬 수 있는 대책의 검토가 필요하다.