• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.441-454
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• 2020

The tunnel collapse, large deformation of surrounding rock, water and mud inrush are the major geological disasters in soft rock tunnel construction. Among them, tunnel collapse has the most serious impact on tunnel construction. Current research backed theories have certain limitations in identifying the collapse risk of soft rock tunnels. Examining the Zhengwan high-speed railway tunnel, eight soft rock tunnel collapse influencing factors were selected, and the combination of indicator weights based on the analytic hierarchy process and entropy weighting methods was obtained. The results show that the groundwater condition and the integrity of the rock mass are the main influencing factors leading to a soft rock tunnel collapse. A comprehensive fuzzy evaluation model for the collapse risk of soft rock tunnels is being proposed, and the real-time collapse risk assessment of the Zhengwan tunnel is being carried out. The results obtained via the fuzzy evaluation model agree well with the actual situation. A tunnel section evaluated to have an extremely high collapse risk and experienced a local collapse during excavation, verifying the feasibility of the collapse risk evaluation model. The collapse risk evaluation model proposed in this paper has been demonstrated to be a promising and innovative method for the evaluation of the collapse risk of soft rock tunnels, leading to safer construction.

• 터널과지하공간
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• 제21권5호
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• pp.333-340
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• 2011

RMR은 국내터널의 지보재 설계를 위해 가장 빈번하게 사용되는 암반분류 방법이다. 그러나 설계당시의 검토된 지반조사를 통한 RMR값은 지반을 정확하게 대변할 수 없다. 터널 시공시 발생하는 붕괴 및 낙반사고를 사전에 예방하고 효율적인 지보 설계를 위해 붕괴위험도에 따라 기존 RMR 점수에 가중치를 적용한 Weighted-RMR(W-RMR)을 제안하고 터널에 적용하였다. 비재터널 현장에 W-RMR을 적용한 결과 막장 붕괴의 위험도에 따라 지보 설계를 탄력적으로 변경할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.785-791
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• 2023

TBM 터널 프로젝트 내 불확실성으로 인한 사고를 예방하기 위해 리스크 관리는 필수적이다. 특히, 터널 막장면부터 지표면까지의 광범위한 피해를 초래할 수 있는 TBM 터널 붕괴는 더욱 신중히 관리되어야 한다. 또한, 각 TBM 터널 프로젝트의 시간과 비용의 제약으로 인해, 합리적 수준의 대응조치 계획을 수립하기 위한 리스크 우선순위를 도출할 필요가 있다. 이에 따라, 본 연구는 TBM 사고 사례조사를 통해 TBM 리스크 데이터베이스를 구축하였고, 베이즈 정리를 활용하여 지질요인의 TBM 터널 붕괴 리스크 우선순위를 도출하였다. 총 87건의 TBM 사고사례를 기반으로 3가지 사건과 5가지 지질요인을 포함한 TBM 리스크 데이터베이스가 구축되었다. 이때, 자갈층 지반, 고수압 함수대는 관련 사례 수가 적어 통계적 편향을 방지하기 위해 제외되었다. 데이터베이스에 베이즈 정리를 적용한 결과, 단층대와 연약지반은 TBM 터널 붕괴의 발생확률을 상당히 증가시키나, 그 외 3가지 지질요인(복합지반, 높은 상재압력, 팽창성 지반)은 붕괴와 낮은 상관성을 보였다. 결과적으로, 지질요인의 TBM 터널 붕괴 리스크 우선순위는 다음과 같다: 1) 단층대, 2) 연약지반, 3) 복합지반, 4) 높은 상재압력, 5) 팽창성 지반.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권5호
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• pp.413-422
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• 2022

TBM is widely used in the construction of various underground projects in the current world, and has the unique advantages that cannot be compared with traditional excavation methods. However, due to the high cost of TBM, the damage is even greater when geological disasters such as collapse occur during excavation. At present, there is still a shortage of research on various types of risk prediction of TBM tunnel, and accurate and reliable risk prediction model is an important theoretical basis for timely risk avoidance during construction. In this paper, a prediction model is proposed to evaluate the risk level of tunnel collapse by establishing a reasonable risk index system, using analytic hierarchy process to determine the index weight, and using the normal cloud model theory. At the same time, the traditional analytic hierarchy process is improved and optimized to ensure the objectivity of the weight values of the indicators in the prediction process, and the qualitative indicators are quantified so that they can directly participate in the process of risk prediction calculation. Through the practical engineering application, the feasibility and accuracy of the method are verified, and further optimization can be analyzed and discussed.

• Advances in Computational Design
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• 제2권2호
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• pp.121-131
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• 2017

Collapse was one of the typical common geological hazards during the construction of tunnels. The risk assessment of collapse was an effective way to ensure the safety of tunnels. We established a prediction model of collapse based on Bayesian Network. 76 large or medium collapses in China were analyzed. The variable set and range of the model were determined according to the statistics. A collapse prediction software was developed and its veracity was also evaluated. At last the software was used to predict tunnel collapses. It effectively evaded the disaster. Establishing the platform can be subsequent perfect. The platform can also be applied to the risk assessment of other tunnel engineering.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.291-303
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• 2020

The deformation of the rock surrounding a tunnel manifests due to the stress redistribution within the surrounding rock. By observing the deformation of the surrounding rock, we can not only determine the stability of the surrounding rock and supporting structure but also predict the future state of the surrounding rock. In this paper, we used grey system theory to analyse the factors that affect the deformation of the rock surrounding a tunnel. The results show that the 5 main influencing factors are longitudinal wave velocity, tunnel burial depth, groundwater development, surrounding rock support type and construction management level. Furthermore, we used seismic prospecting data, preliminary survey data and excavated section monitoring data to establish a neural network learning model to predict the total amount of deformation of the surrounding rock during tunnel collapse. Subsequently, the probability of a change in deformation in each predicted section was obtained by using a Bayesian method for detecting change points. Finally, through an analysis of the distribution of the change probability and a comparison with the actual situation, we deduced the survey mark at which collapse would most likely occur. Surface collapse suddenly occurred when the tunnel was excavated to this predicted distance. This work further proved that the Bayesian method can accurately detect change points for risk evaluation, enhancing the accuracy of tunnel collapse forecasting. This research provides a reference and a guide for future research on the probability analysis of tunnel collapse.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.155-170
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• 2020

본 논문의 목적은 NATM 터널에 적용 가능한 리스크 관리 시스템을 구축하는 것이다. 이를 위해 먼저 NATM 터널 현장의 붕괴 사례를 조사하고, 이를 바탕으로 NATM 터널시공 중 발생 가능한 리스크 사건과 그 발생원인인 리스크 요인을 분석하였다. 리스크 요인은 지질, 설계, 시공 리스크 요인의 세 가지 카테고리로 구분하여 분석하였고, 리스크 사건은 과대변형, 과대변형 및 지표침하, 터널내부 붕락, 붕락 및 지표침하/함몰의 네 가지 유형으로 분석하였다. 또한, 리스크 요인으로부터 리스크 사건이 발생하는 일련의 리스크 시나리오를 리스크 요인별로 식별하였으며, 해당 NATM 터널 리스크 시나리오에 대한 리스크 분석 및 평가 방안을 제시하였다. 평가결과에 따라 리스크 대응이 필요한 시나리오에 대해 최적의 리스크 저감 대책공법을 선정하는 방안을 제시하였고, 일련의 NATM 터널 리스크 관리 프로세스를 효과적으로 수행할 수 있도록 NATM 터널 리스크 등록부 및 대책공법 관리대장을 개발하였다. 또한, 구축한 리스크 관리 시스템을 실제 도로터널 프로젝트에 적용하여 리스크 식별, 분석 및 평가, 대응 과정을 수행함으로써 그 타당성을 검증하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제16권6호
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• pp.705-714
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• 2019

Seismic assessment of underground structures is one of the challenging problems in engineering design. This is because there are usually many sources of uncertainties in rocks and probable earthquake characteristics. Therefore, for decreasing of the uncertainties, seismic response of underground structures should be evaluated by sufficient number of earthquake records which is scarcely possible in common seismic assessment of underground structures. In the present study, a practical risk-based approach was performed for seismic risk assessment of an unsupported tunnel. For this purpose, Incremental Dynamic Analysis (IDA) was used to evaluate the seismic response of a tunnel in south-west railway of Iran and different analyses were conducted using 15 real records of earthquakes which were chosen from the PEER ground motion database. All of the selected records were scaled to different intensity levels (PGA=0.1-1.7 g) and applied to the numerical models. Based on the numerical modeling results, seismic fragility curves of the tunnel under study were derived from the IDA curves. In the next, seismic risk curve of the tunnel were determined by convolving the hazard and fragility curves. On the basis of the tunnel fragility curves, an earthquake with PGA equal to 0.35 g may lead to severe damage or collapse of the tunnel with only 3% probability and the probability of moderate damage to the tunnel is 12%.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.315-326
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• 2024

본 연구에서는 터널 붕괴 위험도를 종합적이고 다각적인 관점에서 평가하기 위해 델파이 기법과 AHP (analytic hierarchy process) 기법을 사용하였다. 영향인자 정립은 문헌조사, 선행 연구 및 전문가 집단의 브레인스토밍 과정을 통해 총 5개의 상위분류체계를 구축하였다. 21명의 전문가 패널을 구성하여 총 3차의 델파이 조사 과정을 통해 전문가 판단과정에서 오류 및 편향을 방지하여 신뢰성을 향상시켰다. 최종적으로 전문가 답변에 대한 CVR (content validity ration) 및 COV (coefficient of variation) 분석을 수행하여 총 14개의 영향인자를 도출하였다. 이후 AHP 기법을 적용하여 각 영향인자의 상대적 중요도를 평가하고 최종 복합 가중치를 산정하였다. 지보 및 보강 시행시기가 가장 높은 우선순위를 가지며, 지하수 유입량, 절리면 상태, 지보패턴수준, 보조공법이 그 뒤를 이었다. 이러한 연구 결과를 통해 터널붕괴 위험에 영향을 미치는 주요 요인들을 파악하고, 이를 토대로 터널 안전성을 향상시키는 전략을 수립하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.241-250
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• 2003

암반은 그 특성상 매우 불균질하며, 조사 및 시험을 통하여 얻을 수 있는 자료는 아주 한정적이다. 이러한 이유 때문에 암반 중에 구조물을 구축하는 작업은 많은 불확실성 (uncertainties)을 내포하게 된다. 터널 설계에 있어서 주요 설계 파라미터인 지보패턴, 굴진장 및 굴착방법 등은 최적의 값으로 결정되어야 하나 그 결정이 쉽지 않으며, 결정을 잘못할 경우 원하지 않는 risk, 즉 터널 안정성의 저하 혹은 지보재의 지나친 보강으로 인한 경제적 손실을 발생시킨다. 본 연구에서는 터널설계 시 주요한 설계 파라미터인 지보패턴 및 굴진장을 위험도 분석 기법에 근거하여 결정하는 방법을 소개하였다. 지보량이 증가할수록 신뢰지수가 증가하여 터널의 안정성이 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었으며, 터널의 붕괴 등으로 말미암아 발생할 수 있는 손실비용 및 공사비를 고려하여 위험도 분석을 실시함으로서 최적의 지보패턴 및 굴진장을 정량적으로 결정할 수 있었다.