Ground vibration is one of the most undesirable effects induced by blast operation in mountain tunnels, which could cause negative impacts on the residents living nearby and adjacent structures. The ground vibration effects can be well represented by peak particle velocity (PPV) and corner frequency ($f_c$) on the ground. In this research, the PPV and the corner frequency of the mountain surface above the large-span tunnel of the new Badaling tunnel are observed by using the microseismic monitoring technique. A total of 53 sets of monitoring results caused by the blast inside tunnel are recorded. It is found that the measured values of PPV are lower than the allowable value. The measured values of corner frequency are greater than the natural frequencies of the Great Wall, which will not produce resonant vibration of the Great Wall. The vibration effects of associated parameters on the PPV and corner frequency which include blast charge, rock mass condition, and distance from the blast point to mountain surface, are studied by regression analysis. Empirical formulas are proposed to predict the PPV and the corner frequency of the Great Wall and surface structures due to blast, which can be used to determine the suitable blast charge inside the tunnel.
암반은 일반적으로 생성환경 및 지질학적 조건에 따라 균질하지 못하며, 특히 기질과 역의 성분차이가 심한 역암 또는 각력암이나 핵석 등은 복합물질로 구성된 암반에 해당된다. 이들 복합 지반물질의 역학적 특성은 역과 기질의 역학특성과 분포특성 등에 따라 달라진다. 사면과 터널 및 지하구조물의 설계를 위한 이들의 역학성 평가는 매우 중요하지만 일반적으로 행해지는 암반분류법에 의한 이들의 평가는 부적절하다. 따라서 본 연구에서는 복합지반물질의 역학성 평가를 위해 균질화법을 적용하였다. 역의 함유량, 크기, 기질의 고결도, 분급, 경사 등의 인자를 고려한 조합에 의해 총 49개의 해석모델을 작성하여 탄성해석을 실시하였다. 해석결과는 역암이나 핵석같은 복합지반물질의 역학성 계산에 적용될 수 있다.
The geology of the Bupyeong mine area is consisted of Precambrian Gyeonggi gneiss complex and Mesozoic igneous rocks; i.e., pyroclastic rocks, intrusive breccia, granite and felsic porphyries which were formed during a Jurassic to early Cretaceous resurgent caldera evolution. Granites are not observed on the surface and in the underground of the mine. Bupyeong silver deposits occur as stockworks of base metal sulfides- minor silver minerals-quartz - carbonate veinlets, hosted by pyroclastic rocks and intrusive breccia at the southwestern margin of the caldera. Silver occurs mainly as native silver, and other silver minerals, minor in quantity, are argentite, tetrahedrite-freibergite, pyrargyrite, polybasite, canfieldite and dyscrasite. The average grade of silver ore is about 180g/t Ag. Discrimination of silver ore from the country rocks depends largely on the chemical analyses of rock samples taken every two meters from tunnels, diamond-drilling cores and mining stopes, because silver minerals are hardly observed in the ore by crude eye, and silver orebodies do not properly coincide with the concentrated zone of base metal sulfides which were precipitated at the earlier stage than the stage of precipitation of native silver. General characteristics of the loci of the silver orebodies are as follows; (1) The host rocks of orebodies are pyroclastic rocks and intrusive breccia. (2) Many of the orebodies are distributed around Gyeonggi gneiss complex. Especially where the paleotopography of gneiss complex shows a gradual slope, the basal stratigraphic horizon of the pyroclastic rocks unconformably overlying the gneiss complex offered a favorable loci of high grade ore. (3) $N5^{\circ}W$ to $N15^{\circ}$ E-striking faults played an important role in the localization of the orebodies. (4) Conduits of intrusive breccia within the gneiss complex, through which the intrusive breccia intruded into the upper pyroclastic rocks, exist beneath most of the main orebodies. This suggests that the conduits of intrusive breccia served as channelways for the migration of ore fluids.
Construction of tunnels in a deep crystalline host rock for a potential High-Level Radioactive Waste(HLW) repository inevitably generates an excavation disturbed zone (EDZ). There have been a series of debates on whether a permeability in an EDZ increases or not and what would be the maximum depth of an EDZ. Recent studies show mixed opinions on permeability. However, there has been an international consensus on the thickness of an EDZ; 30 cm for TBM and 1 meter for controlled blast. One of the impacts of an EDZ is on determining the distance between adjacent deposition holes. The void gap by the excavation hinders relaxation of temperature profiles so that the current Korean reference designing distance between holes should be stretched out more to keep the maximum temperature in a buffer region below 100 degrees Celsius. The other impact of an EDZ is on the long-term post closure radiological safety. To estimate the impact, the reference scenario, the well scenario, is chosen. Released nuclides diffuse through a bentonite buffer region experiencing strong sorption and reach a fracture surrounded by a porous medium. Inside a fractured porous region, radionuclides migrate by advection and dispersion with matrix diffusion into a porous medium. Finally, they reach a well assumed to be a source of potable water for local residents. The annual individual dose is assessed on this well scenario to find out the significance of an EDZ. A profound sensitivity study was performed, but all results show that the impact is negligible. Even though the role of an EDZ turns out to be limited on overall safety assessment, still it is worthwhile to study the chemical role of an EDZ, such as a potential source for natural colloids, potential sealing of an open fracture by fine clay particles generated by the process of an EDZ, and alteration of a sorption mechanism by an EDZ in the future.
현재 국내터널에 주로 사용되는 공법은 NATM(New Austrian Tunneling Method)으로 원지반의 강도를 유지하고 보강하는 수단으로 록볼트, 숏크리트, 지보재를 이용하여 암반굴착 직후 원지반의 지지능력을 최대로 활용하여 지반을 안정화시킴으로 터널의 안전성을 유지시키는 공법이다. 과거에는 철망(wire mesh)보강 숏크리트가 주로 사용되었으나 시공기술의 발전을 통한 공기향상을 목적으로 현재는 강섬유보강 숏크리트(steel fiber reinfored shotcrete)가 국내 대다수 터널현장에 사용되고 있다. 그러나 터널 현장의 강섬유보강 숏크리트가 시공된 벽면의 강섬유 혼입량을 조사한 결과, 대부분 예상보다 부족한 것으로 측정되어 이에 대한 시방기준의 수립과 강섬유 부족구간의 보강대책의 필요성이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강섬유 혼입량 부족 대한 터널의 안정성 확보 및 문제점을 보완하기 위해 새로운 형태에 강섬유보강재를 개발하려고 한다.
터널이나 지하굴착의 설계와 시공에서 암석의 강도평가는 매우 중요한 요소이다. 하지만, 실무에서는 암석의 일축압축강도시험(UCST)를 실시하기에는 시간과 노력이 많이 소요되며 시험개수에도 제한을 받는다. 이 방법을 보완하기 위한 시험법으로 제시된 것이 점하중강도 시험(PLST)이다. 그러나 실무에서는 지역과 암종에 따른 구분없이 점하중강도 지수를 통합하여 사용하는 경우가 많아 정확한 강도를 유추하는데 문제점이 있다. 이 연구의 목적은 경기 편마암복합체내 일축압축강도와 점하중강도의 상관관계를 분석함으로써 시공현장에서 사용하는 식에 대한 값을 제시하고자 한다.
최근 컴퓨터 성능 및 컴퓨터 가시화 기술의 발달에 힘입어 지반공학 분야의 지반조사결과를 가시화 할 수 있는 소프트웨어들이 출시되고 있다. 지반조사의 중요한 목적 중 하나는 건설대상 부지 내에 분포하는 건설에 불리하게 작용하는 불확실성을 예측하고 파악하는 것이다. 이들 불확실성은 시공의 안정성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 공기를 지연시키고 공사비를 증가시킨다. 3차원 가시화 기법은 이러한 지반의 불확실성을 극복할 수 있는 좋은 도구중 하나이다. 본 논문에서는 터널설계 및 시공분야에 3차원 가시화 기술, GIS 기술, 데이터베이스 기술을 적용하기위하여 새롭게 개발된 시스템을 소개한다. 가상현실과 3차원 가시화 기술은 지반구조 및 특성을 3차원 모델화 하는데 사용되었으며, 데이터베이스 기술과 GIS 기술을 접목하여 지반조사와 터널시공 중에 획득되는 지반정보를 데이트베이스화 하였다. 본 시스템을 이용함으로서 초목 엔지니어는 설계단계에서 계획을 세울 때 지반조사 정보를 유용하게 이용할 수 있고, 시공단계에서 공사의 안정성 및 경제성을 극대화시킬 있을 것이다.
최근 국도가 4차선 선형 개량화 되는 과정에서 일반국도 내 터널 수가 증대되고 있으며 터널 갱구부의 사면 붕괴도 적지 않게 보고되고 있다. 운용중 터널 갱구부 사면 붕괴는 절토사면과는 달리 시공성 및 대책공법 선정의 한계성을 가지고 있다. 본 연구에서는 2002년 4월 발생한 수안보 온천 1, 2터널붕괴 현장을 대상으로 정밀 현장조사를 실시, 안정성 해석에 따른 효율적인 보강공법에 대해 검토한 것이다. 연구방법으로는 붕괴 현장의 정밀 지질조사를 통하여 붕괴 원인 분석 및 지반강도정수 산정을 위하여 현장 조사 및 붕괴 현장에 대한 역해석을 실시 지반강도정수를 추정하였다. 암반사떤의 안정성 해석을 위하여 불연속면의 영향을 고려하여 평사투영법을 실시하였으며, 안전율을 산정을 위하여 Tarlen을 이용한계평형해석을 실시하였다. 연구결과, 수안보 온천 1터널의 경우, 사면경사완화공법을 2터널의 경우는 3개의 영역으로 구분 콘크리트 버트리스 및 보강공법으로 록앵커 시공, 결착식 낙석방 지망을 설치하는 방안이 제시되었다.
건설공사의 표준품셈에 의한 자원기반 적산방식은 정부고시 노임단가와 기자재의 공시가 격에 표준적이고 보편적인 공법 및 공종에 대한 단위작업당 재료량, 노무량, 장비사용시간 등을 수치로 표시한 품을 곱하여 견적하였다. 그러나 자원기반 적산방식은 실제 거래가격을 적절히 반영하지 못하는 한계점이 발생하였다. 따라서 본 연구는 이러한 한계점을 극복하기 위하여 새로운 시도로 수로터널 현장을 대상으로 Cutter 점검/교환, TBM 정비, TBM 점검/급유, 후속설비, 광차, 운영교대, 갱내보강/낙반보강, 안전/회의의 작업 공종 별로 TBM 굴진 생산성을 분석하고, 이를 근거로 순굴진속도를 분석하여 실적 공사비를 분석하였다. 본 연구에서 제시하는 실적공사비 산정 접근법은 TBM 수로터널 현장에서 실적 공사비를 예측하는데 유용한 도구로 활용할 수 있을 것으로 확신한다.
매년 기존 도로 터널의 개소 및 연장이 증가하는 만큼 시공 중 붕락 및 융기사고가 빈번하게 발생하고 있다. 터널 사고 중 붕괴가 주를 이루어 상대적으로 융기와 관련된 연구가 미흡한 상태이다. 이에 터널 하부를 보강하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나, 터널 바닥부 곡률에 대한 분석이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 바닥부 곡률은 물론이고, 토피가 큰 응회암 변질대에 위치한 터널의 상부 해석영역 높이 및 측압계수가 안정성에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 살펴보았다. 해석 결과 전반적으로 바닥부 곡률이 커질수록, 측압계수가 작을수록, 상부 해석영역이 높을수록 터널의 안정성이 증가하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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