• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.189-204
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• 2015

본 논문에서는 축소 모형실험을 이용한 파쇄대의 공간적 분포 특성이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 모형실험 조건으로 터널과 파쇄대의 이격 거리 및 지표면과 이루는 경사에 대해서 실험을 수행하였다. 터널 시공 과정을 압축공기기법으로 모사하였으며 실험 중에 터널의 내부 압력을 제거 하는 동시에 터널 및 지반에 발생하는 변형을 모니터링 하였다. 실험 결과 파쇄대 이격 거리에 따라서 터널 거동에 영향을 미치며 파쇄대가 수직일 경우 터널에 가장 큰 영향이 발생하며 파쇄대 경사 45도에서 가장 작은 영향이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.249-257
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• 2006

지반 설계 인자는 공간적으로 분포하는 특성이 있으며, 이는 터널의 설계와 시공과정 뿐만 아니라 장기 거동에 큰 영향을 미친다. 그러나 일반적으로 터널의 수치해석을 위한 설계 지반 인자는 대상 영역을 대표하는 값 또는 대상 영역의 광역적 평균값 등이 적용되고 있다. 특히, 지하공간의 크기가 증가할수록 설계 지반 인자의 불확실성 및 공간적 분포 또한 증가한다. 결국 이러한 불확실성과 공간적 분포 특성의 확대는 해석의 정확성 및 신뢰성 저하를 초래하게 된다. 따라서, 대형 터널의 구조적 안정성을 확보하기위해 지반 물성치들의 공간적인 분포에 대한 정량적인 조사가 설계시 포함되어야 한다. 본 연구에서는 지반 물성치 및 구조적 설계 인자의 공간적 분포가 터널의 변위에 미칠 수 있는 영향을 분석하였다. 여러 COV(Coefficient of Variation)에 따라 정규분포하는 지반 물성치의 공간적 특성이 이상화된 원형 터널의 변위에 미치는 영향에 대한 분석과, NATM(New Austrian Tunneling Method) 터널에서 숏크리트의 강도의 공간적 분포가 터널 변위에 미치는 영향을 분석하였다. 공간적 분포의 COV가 증가할수록 터널 주변 발생하는 변위량도 증가하는 것으로 나타났으며, 분석 결과 이들은 지반 물성치에 따라 고유한 계수를 갖는 삼차방정식으로 표현된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권4호
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• pp.300-311
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• 2008

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.21-30
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• 2019

얕은 터널에 대한 연구는 종방향 하중전이와 수평지반에 대한 연구가 주를 이루었으며 사면 하부에 위치한 얕은 터널 주변지반의 거동연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사면 하부에 위치한 터널의 종방향 굴진에 따른 터널 주변지반의 거동을 규명하기 위해 변위제어방식으로 모형시험을 실시하였다. 모형터널은 폭 320mm, 높이 210mm, 길이 55mm 규격의 강성이 큰 알루미늄 강체로 제작하였고, 모형지반은 3가지 규격의 탄소봉을 혼합하여 균질한 모형지반을 조성하였다. 모형시험은 사면 경사와 토피고를 변수로 측벽변형을 발생시키는 변위제어방식으로 실시하였으며, 터널 벽체의 하중변화, 터널 주변지반의 하중전이와 지표침하 변화를 측정하고 분석하였다. 지표침하의 변화는 경사가 증가할수록 수평지반보다 20~39%의 증가가 나타났다. 터널 천단부 및 측벽부의 하중 변화는 사면 경사가 증가할수록 천단부는 최대 20%가 증가하고, 측벽부는 사면 경사의 영향으로 하중비가 감소하는 것을 확인하였다. 연직하중은 토피고가 1.0D 이하에서는 최대 128%의 하중증가가 나타났지만, 토피고가 1.5D 이상에서는 수평지반과 큰 차이가 나타나지 않았다. 이것으로 사면 경사는 토피고 1.0D에서 가장 큰 영향이 나타나는 것을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권5호
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• pp.869-886
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• 2016

Non-Deformable Support System (NDSS) is one of the support system analysis methods. It is likely seen as numerical analysis. Obviously, numerical modeling is the key tool for this system but not unique. Although the name of the system makes you feel that there is no deformation on the support system, it is not true. The system contains some deformation but in certain tolerance determined by the numerical analyses. The important question is what is the deformation tolerance? Zero deformation in the excavation environment is not the case, actually. However, deformation occurred after supporting is important. This deformation amount will determine the performance of the applied support. NDSS is a stronghold analysis method applied in full to make this work. While doing this, NDSS uses the properties of rock mass and material, various rock mass failure criteria, various material models, different excavation geometries, like other methods. The thing that differ NDSS method from the others is that NDSS makes analysis using the time dependent deformation properties of rock mass and engineering judgement. During the evaluation process, NDSS gives the permission of questioning the field observations, measurements and timedependent support performance. These transactions are carried out with 3-dimensional numeric modeling analysis. The goal of NDSS is to design a support system which does not allow greater deformation of the support system than that calculated by numerical modeling. In this paper, NDSS applied to the problems of Tunnel 34 of the same Project (excavated with NATM method, has a length of 2218 meters), which is driven in graphite schist, was illustrated. Results of the system analysis and insitu measurements successfully coincide with each other.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.57-70
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• 2010

지진에 대하여 상당히 저항력이 높다고 알려진 터널도 최근 국외에서 발생한 대 지진들에 의해서 심각한 피해를 입은 사례가 지속적으로 발생하고 있으며 터널 내진설계의 필요성을 입증하고 있다. 지진동에 대하여 터널에 발생하는 다양한 변형모드 중에서 횡방향 전단변형이 가장 치명적인 모드로 알려졌다. 본 논문에서는 횡방향 터널의 지진해석을 유사정적해석의 일종인 응답변위법으로 수행하였다. 먼저, 지반 내 변위를 계산한 결과 단일 및 이중 코사인법의 예측결과는 정확하지 않을 수 있으니 주의해야 하며 1차원 지반응답해석을 수행하는 것이 적절한 것으로 나타났다. 나아가 터널의 응답을 단순해, 해석해, 그리고 연속체 수치해석으로 계산하였다. 비교 결과, 단순해는 터널의 응답을 정확하게 예측하지 못하는 것으로 나타났다. 해석해는 균질 지반과 원형터널에서는 적절하나 비균질 지반에서는 적절하지 않은 것으로 나타났다. 수치해석은 모든 경우에 적용 가능한 가장 정확한 방법인 것으로 나타났다. 또한, 선형해석은 보수적이며 지반의 비선형성을 고려하는 것이 적절한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.32-40
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• 2000

본 논문에서는 수평보강재로 보강된 터널 막장의 거동에 대한 매개변수 연구를 다루었다. 매개변수 연구에서는 축소모형실험을 수행하였으며 실험 결과를 이용하여 보강막장의 거동을 고찰하였다. 실험결과 터널 막장은 수평보강재로 보강함에 따라 변형이 억제되어 안정성이 증대되는 경향을 보였으며, 이러한 결과는 3차원 유한요소해석 결과와 정성적인 면에서 좋은 일치를 보였다. 따라서 막장 수평보강 공법은 막장의 안정성을 향상시키는 매우 유용한 공법으로 적용될 수 있을 것으로 판단되며, 일반적인 설계법을 개발하기 위해서 3차원 유한요소해석 모델링이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Computers and Concrete
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• 제29권2호
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• pp.69-79
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• 2022

For long underground box utility tunnels, post-tensioned precast concrete is often used. Between precast tunnel segments, sealed waterproof flexible joints are often specified. Fault displacement can lead to excessive deformation of the joints, which can lead to reduction in waterproofing due to diminished contact pressure between the sealant strip and the tunnel segment. This paper authenticates utilization of a finite element model for a prefabricated tunnel fault-crossing founded on ABAQUS software. In addition, material parameter selection, contact setting and boundary condition are reviewed. Analyzed under normal fault action are: the influence of fault displacement; buried depth; soil friction coefficient, and angle of crossing at the fault plane. In addition, distribution characteristics of the utility tunnel structure for vertical and longitudinal/horizontal relative displacement at segmented interface for the top and bottom slab are analyzed. It is found that the effect of increase in fault displacement on the splice joint deformation is significant, whereas the effects of changes in burial depth, pipe-soil friction coefficient and fault-crossing angle on the overall tunnel and joint deformations were not so significant.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.227-235
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• 2014

변형계수는 터널 굴착 시 지반의 거동과 안정성을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 페그마타이트 지역 단층대에서 수평경사계를 이용하여 굴착 중에 측정된 천단변위를 적용하여 역해석을 수행하고 단층대의 변형계수를 산정하였다. 역해석으로 산정된 변형계수는 RMR과 변형계수의 상관성을 이용한 여러 연구자들의 제안식으로 구한 변형계수와 공내재하시험 결과와 비교 분석되었다. 역해석에 의해 산정된 변형계수는 연구자들의 제안식에 의한 변형계수와 상당한 차이를 보이며, 현장에서 실시한 공내재하시험의 결과와도 차이를 보인다. 또한 제안식 및 공내재하시험으로 결정된 변형계수를 적용하여 수치해석에서 도출된 최대 천단변위 역시 큰 차이를 보인다. 이러한 결과는 단층대와 같이 암질이 불량한 경우 RMR을 적용한 제안식으로 변형계수를 산출하는 것은 적절하지 못하며, 위험지반의 지질 및 지반특성을 충분히 반영하여 변형계수를 결정하여야 한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제17권4호
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• pp.411-424
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• 2019

In this study, a numerical model of a shield tunnel with an assembled segmental lining was built. The seismic response of the segmental lining of the section of the shield tunnel in Line 1 of the Chengdu Metro is analyzed as it passes through the interface of sand-cobble and mudstone layers. To do so, the node-stress seismic-motion input method was used to input the seismic motion measured during the 2008 Wenchuan earthquake, and the joint openings and dislocations associated with the earthquake action were obtained. With reference to the Ethylene-Propylene-Diene Monomer (EPDM) sealing gaskets used in the shield tunnels in the Chengdu Metro, numerical simulation was applied to analyze the contact pressure along the seepage paths and the waterproof property under different joint openings and dislocations. A laboratory test on the elastic sealing gasket was also conducted to study its waterproof property. The test results accord well with the numerical results and the occurrence of water seepage in the section of the shield tunnel in Line 1 of the Chengdu Metro during the 2008 Wenchuan earthquake was verified. These research results demonstrate the deformation of segmental joint under earthquake, also demonstrate the relationship between segmental joint deformation and waterproof property.