Objective of this study is to investigate the structural behavior of the concrete lining in water pressure tunnel. In many cases, the concrete lining of water pressure tunnel has not considered as a major structure comparing to the other structures, resulting in use of conservative analysis and design. For the detailed analysis of concrete lining of water pressure tunnel, factors such as rock pressure and water pressure have to be considered. In this study, analysis of concrete lining was performed by using beam element method, shell element method and solid element method. Analysis results showed that the tensile stress at crown of concrete lining is greatly affected by the stability of concrete lining and the tensile stress for the concrete lining has to be evaluated for the section where maximum moment is occurred.
The concrete lining in tunnel performs structural and nonstructural functions. The concrete lining works as a structural member for released load and residual water pressure in NATM tunnel system. Also concrete lining used for finishing the tunnel surface. The initial crack of concrete lining is reported because of difficulties in construction process, which concrete is injected into 30$\sim$40cm narrow gap between lining form and tunnel surface through 500${\times}$600mm small injection holes in the form. In this paper, we research a reason of initial crack occurrence by the case study of 4 lane wide span tunnel, and propose an improved method for crack minimization in construction process. We verify that the proposed method can give qualified concrete lining by carrying out the concrete injection model test and the numerical analysis of concrete flow.
Determining the thickness if concrete lining and detecting of the cavity where is located behind tunnel lining plays an important role in the safety diagnosis of tunnel structure and the quality control. In this study, we made use of GPR and seismic method in order to find the cavity or flaw. Although GPR is very useful method in the concrete lining without rebar, it is difficult to detect the cavity in the reinforced concrete lining. We applied mini-seismic method to the reinforced concrete lining. The obtained seismic data was processed by means of seismic section in time domain and image section of power spectrum in frequency domain using Impact-Echo method as well. The proposed method can accurately show the location and depth of the cavity in the reinforced concrete lining.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제2권2호
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pp.145-152
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2008
So far, there has been no study of the concrete to strengthen in the lining of the tunnels, except for the study of the stability of subgrade and the tunnel construction technologies. In the existing concrete work for tunnel lining, lots of problems happen due to the partial compaction and the material segregation after casting concrete. Accordingly, the aim of this study is to improve economic efficiency and secure durability through the improvement of the construction performance and quality of the concrete for the tunnel lining among the civil structures. Therefore, the compactability and strength properties of the High Flowing Self-Compacting Lining Concrete (HSLC) are evaluated to develop the mixing proportion for design construction technology of HSLC that can overcome the inner cavity due to the reduced flowability and unfilled packing, which has been reported as the problem in the existing lining concrete. The result of the evaluation shows that the ternary mix meets the regulations better than the binary mix. Consequently, it has been judged applicable to the cement for tunnel lining.
Li Zhou;Kai Su;Ding-wei Liu;Yin-quan Li;Hong-ze Zhu
Structural Engineering and Mechanics
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제86권1호
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pp.139-156
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2023
The reinforced concrete lining in the hydraulic pressure tunnel tends to crack during the water-filling process. The lining will be detached from the surrounding rock due to the inner water exosmosis along concrete cracks. From the previous research achievements, the cohesive element is widely adopted to simulate the concrete crack but rarely adopted to simulate the lining-rock interface. In this study, the zero-thickness cohesive element with hydro-mechanical coupling property is not only employed to simulate the traditional concrete crack, but also innovatively introduced to simulate the lining-rock interface. Combined with the indirect-coupled method, the hydro-mechanical coupling algorithm of the reinforced concrete lining in hydraulic pressure tunnels is proposed and implemented in the finite element code ABAQUS. The calculated results reveal the cracking mechanism of the reinforced concrete lining, and match well with the observed engineering phenomenon.
It has been recognized that the assessment of concrete lining is very uncertain and subjective depending on the engineers who are in charge. T-FLAS which was based on fuzzy theory was developed in this study for the quantitative and objective assessment of the concrete lining in tunnels. Based on the application of T-FLAS on the evaluated field data, it was shown that the assessment system using fuzzy theory(T-FLAS) can be the effective and objective method for the assessment of concrete lining.
터널 콘크리트 라이닝은 현장 타설을 통한 시공법이 가장 일반적이나 현장 타설 콘크리트 라이닝은 시공성 및 품질관리의 문제점을 갖고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위한 프리캐스트 세그먼트 라이닝이 활용되고 있다. 일반적으로 프리캐스트 세그먼트 라이닝은 향상된 내구성 및 이로 인하여 보수·보강 등 유지관리가 용이한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 세그먼트 또는 현장타설 철근콘크리트로 시공된 22개소 터널 라이닝의 내구성을 비교·분석하였다.
At present, reinforced concrete pipe has been widely used as drain pipe. However, many reinforced concrete pipe is exposed at deteriorated environment by the growth of a sulfur-oxidizing bacterium isolated from corroded concrete. The purpose of this study is to evaluate the effects of lining by polymer-modified mortar on the development in durability of reinforced concrete pipe. Polymer-modified mortars ate prepared with various polymer typer as cement modifier and polymer-cement ratio and rested for compressive and flexural strengths, adhesion in tension, acid resistance test, freezing and thawing test, and lining test of product in the field. From the rest results, it is apparent that polymer-modified mortars have good mechanical properties and durability as lining material. In practice, all polymers can be used as lining materials for reinforced concrete pip, and type of polymer, and polymer-cement ratio and curing conditions are controlled for good lining product.
Nemerical algorithms were developed to analyze the behavior of the double lining as well as ground mass separately or simultaneously. A lining interface element was especially developed, verified and applied to the study on the coupled interaction of shotcrete and the concrete lining. It could be known fro parameter studys on double lining support systems that as the contact surface between shotcrete and concrete lining was rougher, the more decreased bearing capacity against the cracking of the system. If the thickness of the shotcrete increased, the bearing capacity of the double lining also increased linearly with the thickness. If the thickness of the concrete lining increased, the bearing capacity of the double lining had the relationship of the characteristic S-shape of a sigmoid function with the thickness. When the thickness increased over a given value, it was not useful to increase more the thickness because bearing capacity had no remarkable change. It could be concluded that the behavior of the shotcrete and concrete lining was generally reversed before and after the ratio of horizontal to vertical earth preassure of 1.0 and 0.5 respectively. Therefore, we could guess that the movement which two shotcrete and concrete lining deflect toward each other around the crown caused a friction between two linings and thus this disadvantageous effect could contribute to reducing the bearing capacity against the cracking.
Two dimensional Analysis has been applied to most of tunnel lining design in these days. Two dimensional analysis uses beam or curved beam element for finite element method. But because the behaviors of tunnel concrete lining structure is near to shell, it is required to model the tunnel lining as shell structure for safety design of tunnel lining structure. In this paper, two dimensional analysis by beam element and the three dimensional analysis by shell element of tunnel concrete lining are studied, in which 3 type of tunnel lining and lateral pressure factors are considered. As results of the study, three dimensional analyses of the behavior of tunnel concrete lining structure considering lateral pressure factor shows that the moment of three dimensional analysis is greater than those of two dimensional analysis. The results shows that three dimensional analysis is necessary for safety design of tunnel lining.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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