This study aimed at analysis of induced stress and deformation behavior in rock mass around coal seams of Sam Chuck coal mine. For this study Vibrating Wire Stressmeters and Multi-point Borehole Extensometers were installed in the area of coal shale near coal seams. Induced stress and displacement in this area were coutinuously increased for 6 days from the begining of measurement, and then converged. But induced stress and displacement occurred when there were another openings by tunnelling and mining. The value of final induced stress was 21.8kgf/$\textrm{cm}^2$, displacement of rod extensometer was 1.3 mm at arch. Especially, over 1 mm of displacement between E2 and E3 in rod extensometer was measured.
Nowadays, many tunnels have been commissioned for several decades, which require effective inspection methods to assess their health conditions. The ambient vibration test has been widely adopted for the damage identification of concrete structures. In this study, the vibration characters of tunnel lining shells built with forepoling method was analyzed based on the analytical solutions of the Donnell-Mushtari shell theory. The broken rock, foreploing, rock-concrete contacts between rock mass and concrete lining, was represented by elastic boundaries with normal and shear stiffness. The stiffness of weak contacts has significant effects on the natural frequency of tunnel lining. Numerical simulations were also carried out to compare with the results of the analytical methods, showing that even though the low nature frequency is difficult to distinguish, the presented approach is convenient, effective and accurate to estimate the natural frequency of tunnel linings. Influences of the void, the lining thickness and the concrete type on natural frequencies were evaluated.
터널굴착기술이 발달된 근래에도 터널붕괴사고는 지속되고 있다. 본 논문은 미고결 지반에서 발생하는 대표적인 두 가지 사례를 제시하였다. 각각의 사례에 대한 터널붕괴원인을 계측기록과 수치해석 모델링을 통해 분석하고 붕괴메커니즘을 고찰하였다. 이로부터 미고결 지반에서 터널붕괴의 핵심 지시자는 전단변형율과 지하수위의 변화이며, 터널붕괴는 굴착과정에 따라 터널주변의 전단변형이 어떠한 양상으로 발전되느냐와 밀접히 관련되어 있음을 알 수 있었다.
20여 년 전부터 TBM 등에 의한 기계화 터널공법이 국내에서도 보편적으로 적용되고 있음에도 그들의 적용에 따른 시공상 문제점들이 거의 보고되고 있지 않다. 이는 NATM 터널에서와는 달리, 해외에서도 불량한 지반조건에서 기계화 터널시공 중에 발생하였던 사고사례에 대한 연구는 희귀한 편이다. 본 연구에서는 먼저 화산쇄설암류의 지층 경계부에서 심하게 변질된 연약 암반대에서 발생된 터널붕락 사례를 소개하며, 그 붕괴원인을 분석하기 위한 일환으로 실시된 체계적인 지반조사를 통하여 연약 암반의 특성을 규명하였다. 또한 그 연약암반대에 대한 실험결과와 일반 암반에서의 측정범위를 비교하여, 터널붕괴 위험성을 판단할 수 있는 지표를 설정하였다.
근래 들어 도심지 지하공간 개발에 대한 수요가 증가함에 따라 도심지 터널계획이 활발히 진행되고 있다. 도심지 구간에는 주민 생활환경을 고려하여 지하정거장이 계획되며, 기존 구조물의 안정성 및 환경훼손 저감 등을 위해 2-Arch터널 정거장을 적용하고 있다. 그러나 도심지 구간은 심한 풍화작용에 따라 불량지반의 심도가 깊게 발달되어 터널 안정성 확보를 고려한 신중한 계획이 요구된다. 이뿐만 아니라 도심지의 복합적인 지반상태를 고려하여 본선터널에 TBM 기계굴착 공법을 적용하는 경우, 기존 NATM형 2-Arch터널과는 시공연계성을 확보할 수 없게 된다. 본 연구에서는 쉴드TBM과 2-Arch터널을 조합한 형태인 TBM선굴진 2-Arch터널을 국내 최초로 적용한 설계사례를 중점으로 기술하고자 하였다. 중앙터널 굴착후 좌우터널 시공을 고려하여 쉴드TBM 세그먼트 설치 및 해체를 위해 고려한 설계사항을 설명하고, 수치해석을 활용한 안정성 검토를 통해 TBM선굴진 2-Arch터널의 설치효과를 검증하였다.
In this study, a database composed by 46 cases of tunnel collapses has been built up. Based on the database, comprehensive data analysis is carried out, providing us a number of the technical lessons, which can be considered in future design and construction to minimize possibility of tunnel collapse disaster. For making a better understanding, the technical lessons are given in two divisions: mountain tunnel and urban tunnel. Tunnel collapses taking place in the former tunnel are generally due to bad discontinuity condition of jointed rock mass. Otherwise, urban tunnel has weak condition generally on ground water and weathering of ground. Most of technical comments given in this paper are made based on the cases of tunnel collapses only used in this study, so that the comments seems to be hard to be available to all the tunnelling cases. However, the comment should be valuable technical lessons for tunnel engineers to consider in tunnel design or construction.
NATM as method of tunneling has been applied to construction of domestic subway, roads, rail way, water way etc. Accordingly, we have NATM's many drafts and constructional results, but many problems and accidents have occurred under construction of tunnel using NATM for shortage of technical data. Poorness of constructional improvement, systemic inconsistency etc. Especially, everyone was shocked at Gupo's train wrecking accident lately. The purpose of this thesis is presentation of means for setting technical problems, by looking into Gupo's train wrecking accident and home records that applying NATM in tunneling failed, to minimize future safety accidents we find that the general problems of home fifteen sites having occured accidents is badly geological survey, nonconfirmationi of base rock's state, formal measuring management, shortage of specialists, systemical discrepancy and that disregarding NATM's rules makes general problems. The results of this study are Summarised as follows : 1. We advise repletion of design standards to practice crosshole test for confirming connected rock base on vertical section of tunnel. 2. We advise to practice pre0boring and pre-grouting for a weak layer difficult in applying NATM. 3. We advise systemic improvements that field servicer can construct tunnel of his own free will considering base rock's state at tunnel . 4. We advise that specialist, who can make a conduct and supervise above mentioned items as well as measuring management, should be posted at field.
NATM as method of tunneling has been applied to construction of domestic subway, roads, rail way, water way etc. Accordingly we have NATM's many drafts and constructional results, but many problems and accidents have occurred under construction of tunnel using NATM for shortage of technical data, poorness of constructional improvement, systemic inconsistency etc. Especially, everyone was shocked at Gupo's train wrecking accident lately. The purpose of this thesis is presentation of means for settling technical problems, by looking into Gupo's train wrecking accident and home records that applying NATM in tunneling failed, to minimize future safety accidents we find that the general problems of home fifteen sites haying occured accidents is badly geological survey, nonconfirmation of base rock's state, formal measuring management, shortage of specialists, systemical discrepancy and that disregarding NATM's rules makes general problems. The results of this study are summarised as follows ; 1. We advise repletion of design standards to practice crosshole test for confirming connected rock base on vertical section of tunnel. 2. We advise to practice pre-boring and pre-grouting for a weak layer difficult in applying NATM. 3. We advise systemic improvements that field servicer can construct tunnel of his own free will considering base rock's state at tunnel. 4. We advise that specialist, who can make a conduct and supervise above mentioned items as well as measuring managements, should be posted at field.
GK침매터널은 침매터널공법으로는 국내 최초이다. 국내 시공사례의 부재, 최대 수심 약 50m에서 이루어지는 침매함체 연결 및 연약지반 등 시공상 많은 어려움에도 불구하고 현재 여덟 개의 침매함체가 성공적으로 시공되었으며 올해 안에 열 두번째 함체까지 시공될 예정이다. 본 논문의 목적은 GK 침매터널에 대한 설계 및 시공 조건을 유사 프로젝트를 수행하는 터널공학자들에게 소개하여 용이하게 프로젝트를 수행할 수 있게 하기 위함이다.
안정된 암반에 터널을 굴착하는 경우 아칭효과에 의해 막장주변에 응력재배치가 발생하고 터널 막장 전방에 연약대가 존재하는 경우 응력재배치가 충분히 이루어지지 않아 막장과 연약대 사이의 응력집중으로 인해 변위가 발생하게 된다. 만일 막장에 근접하여 측점에서 종방향, 횡방향, 연직방향의 3차원 절대좌표가 측정되는 경우 막장전방의 지반거동이 반영된 3차원 절대변위가 산정되고, 이러한 3차원 절대변위의 분석을 통해 막장전방의 지반조건을 예측할 수 있게 된다. 본 연구에서는 4개 현장에서 측정된 3차원 변위비의 경향선과 천단침하의 영향선/경향선 분석을 실시하여 연약대 위치를 추정하였고, 3차원 절대변위의 분석에 의해 추정된 연약대 위치를 동일한 구간에서의 TSP탐사로 추정된 연약대 위치와 비교함으로써 3차원 절대변위 해석기법의 현장 적용성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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