In performing seismic analysis of tunnels, it is a common practice to ignore the rock joints and to assume that the rock mass surrounding the tunnel is continuous. The applicability of this assumption has not yet been validated in detail. This study performs a series of pseudo-static discrete element analyses to evaluate the effect of rock joint on the seismic response of tunnels. The parameters considered are joint intersection location, joint spacing, joint stiffness, joint dip, and interface stiffness. The results show that the joint stiffness has the most critical influence on the tunnel response. The tunnel response increases with the spacing, resulting in localized concentration of moment and shear stress. The response of the tunnel is the lowest for joints dipping at $45^{\circ}$. This is because large shear stresses result in rotation of the principal planes by $45^{\circ}$. In summary, the weathered and smooth, vertical or horizontal, and widely spaced joint set will significantly increase the tunnel response under seismic loading. The tunnel linings are shown to be most susceptible to damage due to induced shear stress, and therefore should be checked in the seismic design.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
/
v.25
no.6
/
pp.583-603
/
2023
Recently, the advancement of mechanical tunnel boring machine (TBM) technology and the characteristics of subsea railway tunnels subjected to hydrostatic pressure have led to the widespread application of shield TBM methods in the design and construction of subsea railway tunnels. Subsea railway tunnels are exposed in a constant pore water pressure and are influenced by the amplification of seismic waves during earthquake. In particular, seismic loads acting on subsea railway tunnels under various ground conditions such as soft ground, soft soil-rock composite ground, and fractured zones can cause significant changes in tunnel displacement and stress, thereby affecting tunnel safety. Additionally, the dynamic response of the ground and tunnel varies based on seismic load parameters such as frequency characteristics, seismic waveform, and peak acceleration, adding complexity to the behavior of the ground-tunnel structure system. In this study, a finite difference method is employed to model the entire ground-tunnel structure system, considering hydrostatic pressure, for the investigation of dynamic behavior of subsea railway tunnel during earthquake. Since the key factors influencing the dynamic behavior during seismic events are ground conditions and seismic waves, six analysis cases are established based on virtual ground conditions: Case-1 with weathered soil, Case-2 with hard rock, Case-3 with a composite ground of soil and hard rock in the tunnel longitudinal direction, Case-4 with the tunnel passing through a narrow fault zone, Case-5 with a composite ground of soft soil and hard rock in the tunnel longitudinal direction, and Case-6 with the tunnel passing through a wide fractured zone. As a result, horizontal displacements due to earthquakes tend to increase with an increase in ground stiffness, however, the displacements tend to be restrained due to the confining effects of the ground and the rigid shield segments. On the contrary, peak compressive stress of segment significantly increases with weaker ground stiffness and the effects of displacement restrain contribute the increase of peak compressive stress of segment.
Kim, Dae-Hwan;Lim, Youngwoo;Chung, Yon Ha ;Lee, Hyerin
Journal of the Korean Geotechnical Society
/
v.38
no.12
/
pp.29-43
/
2022
Various underground facilities are being constructed to improve the urban environment. Therefore, it is more necessary than ever to reasonably evaluate the seismic response of underground utility tunnels, playing a significant part in urban infrastructure. In this study, the major features and differences of two types of existing pseudo-static analysis methods are reviewed. Each method uses a simplified 2D frame model to represent the seismic behavior of underground structures. Applying each method to a one-barrel rectangular utility tunnel in Korea, the suitability in predicting seismic responses, especially the racking deformation of the tunnel, is examined. In addition, several precautions and suggestions are provided in this study against the inattentive application of the methods to seismic evaluation of underground structures.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
/
v.34
no.5
/
pp.309-317
/
2021
In this paper, we present the evaluation results for the conservatism of the response acceleration method (RAM), for seismic response analysis of box-type power cable tunnels. We studied 50 examples, considering the cross sections of 25 power cable tunnels, and two soil conditions for each power cable tunnel. A refined dynamic analysis method considering the soil-structure interaction was further employed to evaluate the conservatism of the RAM. The comparison revelated that the seismic responses computed using the RAM were consistent with those obtained using the refined method, since the averages of response ratio (defined as the ratio of the response by RAM to that of the refined method) approached 1.0, and the standard deviations of the response ratio were less than 5%. Finally, we found that applying a load factor of 1.1 to the response of the RAM allowed for a conservative design for seismic loads.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
/
v.4
no.4
/
pp.301-317
/
2002
Recently, a geophysical exploration technology is frequently utilized in the civil engineering field as well as in the resource exploration. It might be important for civil engineers to understand the fundamental theory of seismic survey and limitation of the technique when utilizing these techniques in the civil engineering field. A 3-dimensional migration technique based on the principle of ellipsoid to predict the fractured zone ahead of tunnel face utilizing the tunnel seismic survey was proposed so that the geometry of the fractured zone can be estimated, i.e. the angle between tunnel axis and discontinuity zone, and the dip. Moreover, a numerical analysis technique to simulate the TSP (Tunnel Seismic Prediction) test was proposed in this paper. Based on parametric studies, the best element size, the analysis time step, and the dynamic characteristics of pressure source were suggested to guarantee the stability and accuracy of numerical solution. Example problems on a hypothetical site showed the possibility that the 3-dimensional migration technique proposed in this paper appropriately estimate the 3D-geometry of fractures ahead of tunnel face.
Dynamic analyses of tunnels are widely performed in practice in Korea. Accurate performance of a dynamic analysis is very difficult, requiring appropriate application of lower and lateral boundary conditions, deconvolution, constitutive model, and selection of dynamic soil properties etc. Lack of a systematic guideline on how to perform the dynamic analysis makes it even more difficult to perform an analysis. In addition, dynamic analyses are not needed in most cases and pseudo-static analyses are more than adequate. However, they are performed without a clear understanding on the need for the dynamic analysis and differences between the two methods. In this study, firstly, a guideline for correctly performing a 2D dynamic analysis is developed. Secondly, the differences in the tunnel responses using dynamic and pseudo-static analyses are discussed and compared. The results show that the discrepancies between the dynamic and static analyses are not significant for most cases. It is therefore recommended that the dynamic analyses be performed at tunnel portal, very soft ground, or in cases where spatial variation of the ground motion needs to be considered in the seismic analysis of tunnels in transverse direction.
In the past decades, effect of near field earthquake on the historical monuments has attracted the attention of researchers. So, many analyses in this regard have been presented. Tunnels as vital arteries play an important role in management after the earthquake crisis. However, digging tunnels and seismic effects of earthquake on the historical monuments have always been a challenge between engineers and historical supporters. So, in a case study, effect of near field earthquake on the historical monument was investigated. For this research, Finite Element Analysis (FEM) in soil environment and soil-structure interaction was used. In Plaxis 2D software, different accelerograms of near field earthquake were applied to the geometric definition. Analysis validations were performed based on the previous numerical studies. Creating a nonlinear relationship with space parameter, time, angular and numerical model outputs was of practical and critical importance. Hence, artificial Neural Network (ANN) was used and two linear layers and Tansig function were considered. Accuracy of the results was approved by the appropriate statistical test. Results of the study showed that buildings near and far from the tunnel had a special seismic behavior. Scattering of seismic waves on the underground tunnels on the adjacent buildings was influenced by their distance from the tunnel. Finally, a static test expressed optimal convergence of neural network and Plaxis.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
/
v.22
no.3
/
pp.249-259
/
2020
Design criteria for limit state design of underground structures have already been published overseas, and research has been conducted to revise the design method in Korea. In order to estimate the probability of failure under seismic load, the probability variable should be considered in the reliability analysis. In this study, the failure probability of the existing shield tunnel segment lining design was calculated by applying the coefficient of variation (COV) for the earth pressure and the seismic load effect in consideration of the statistical characteristics of the domestic ground properties. Based on the results of calculating the reliability index (β) from the calculated probability of failure and analyzing the reliability index according to the change in the load factor and the results of domestic and foreign research, the target reliability index (βT) during earthquakes of shield tunnel segment lining is analyzed to be "2.3", it was proposed as the target reliability index for the design of the limit state under seismic load.
Kim Jung-Ho;Kim Nag-Young;Lee Yong-Jun;Lee Seung-Ho;Chung Hyung-Sik
한국터널공학회:학술대회논문집
/
2005.04a
/
pp.233-247
/
2005
Most tunnel lining material which has been used in the domestic is a concrete. But many problems as the construction period, the cost, and the crack occurrence for the design, construction, and management were happened in the concrete lining. For this reason, many research institutes like the Korea Highway Corporation recognize the necessity of an alternate material development and grow on the interest for that. So in this study, the seismic behaviour characteristics for the application of the Corrugated Steel Plate Lining in cut-and-cover tunnel are evaluated as several conditions for the backfill height, the cutting slope, and the relative density of backfill soil are changed. The compressive stress which is calculated in the Corrugated Steel Plate Lining by the seismic load is decreased as the backfill height increases and the cut slope grows gentle. Also, the moment shows the tendency of decrease according to the increase of the backfill height. But in the case of the relative density of the backfill soil is small, the moment increases according to the increase of the backfill height and affects the dynamic behaviour characteristic. So it is considered that the relative density of the backfill soil is also the important point. As the result in analyzing the seismic response characteristics of the reinforcement spacing of the Corrugated Steel Plate, the variation in the compressive force is hardly happened, but the moment and the shear force increase on the reinforcement spacing being narrow.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
/
v.22
no.3
/
pp.311-321
/
2020
In this study, coefficient of variation for the seismic load effect on the segment lining was calculated. The statistical characteristics of the soil property were analyzed for the probability characteristics of domestic soil. In order to calculate the coefficient of variation for the seismic load effect, the MCS technique was applied, and the closed-form equation was applied to calculate the seismic load effect. As a result of calculating the coefficient of variation, the coefficient of variation of the seismic load effect on the weathered soil was analyzed in the range of 0.06~0.15, and the coefficient of variation was judged to be used as basic data for designing the limit state of the shield tunnel on seismic condition.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.