• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제2권2호
• /
• pp.28-38
• /
• 2001

A numerical method for the assessment and correction of tunnel wall interference effects on forced-oscillation testing is presented. The method is based on the wall pressure signature method using computed wall pressure distributions. The wall pressure field is computed using unsteady three-dimensional full Navier-Stokes solver for a 70-degree pitching delta wing in a wind tunnel. Approximately-factorized alternate direction implicit (AF-ADI) scheme is advanced in time by solving block tri-diagonal matrices. The algebraic Baldwin-Lomax turbulence, model is included to simulate the turbulent flow effect. Also, dual time sub-iteration with, local, time stepping is implemented to improve the convergence. The computed wall pressure field is then imposed as boundary conditions for Euler re-simulation to obtain the interference flow field. The static computation shows good agreement with experiments. The dynamic computation demonstrates reasonable physical phenomena with a good convergence history. The effects of the tunnel wall in upwash and blockage are analyzed using the computed interference flow field for several reduced frequencies and amplitudes. The corrected results by pressure signature method agree well with the results of free air conditions.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권3호
• /
• pp.265-279
• /
• 2022

Tunnel convergence prediction is essential for the safe construction and design of tunnels. This study proposes five machine learning models of deep neural network (DNN), K-nearest neighbors (KNN), Gaussian process regression (GPR), support vector regression (SVR), and decision trees (DT) to predict the convergence phenomenon during or shortly after the excavation of tunnels. In this respect, a database including 650 datasets (440 for training, 110 for validation, and 100 for test) was gathered from the previously constructed tunnels. In the database, 12 effective parameters on the tunnel convergence and a target of tunnel wall convergence were considered. Both 5-fold and hold-out cross validation methods were used to analyze the predicted outcomes in the ML models. Finally, the DNN method was proposed as the most robust model. Also, to assess each parameter's contribution to the prediction problem, the backward selection method was used. The results showed that the highest and lowest impact parameters for tunnel convergence are tunnel depth and tunnel width, respectively.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.637-652
• /
• 2012

도심지내 기존터널을 단면확대 시공하는 경우, 터널내 교통흐름을 유지하기 위하여 '${\sqcap}$'형태의 프로텍터를 설치한다. 터널내 프로텍터를 설치하면 터널 측벽하부에서 작업공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능해 질 수가 있다. 본 연구는 터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트만으로 보강하여 터널단면을 확대된 할 경우, 터널구조물의 안정성과 보강되는 최적의 숏크리트 두께를 제시하는데 목적이 있다. 본 연구를 위하여 3차선 NATM 도로터널을 4차선 NATM 도로터널로 확대 시공하는 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 4차선 NATM 도로터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않은 경우의 천단변위와 상반 내공변위는 록볼트를 시공한 경우와 거의 유사하였다. 다만, 하반 내공변위 및 숏크리트 응력은 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 0.57 mm 및 최대 1,300 kN/$m^2$ 크게 나타났다. 터널 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않아 추가 발생한 하반 내공변위와 숏트리트 응력은 25 cm인 기본 숏크리트 두께의 20%(25 cm${\rightarrow}$30 cm)만 증가시켜도 저감시킬 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권4호
• /
• pp.657-669
• /
• 2018

최근 복잡한 도심지 개발이 포화상태에 이르러 지하공간 개발에 많은 관심이 집중되고 있으며, 건물의 대형화 및 고층화로 지하공간의 활용도를 높이기 위해 대심도 굴착이 자주 발생하고 있다. 또한, 도심지 기존도로 하부로 지하철, 경전철 등이 건설되고 있어 대형건물 신축을 위한 흙막이 굴착 시 기존 지하구조물과 인접하여 주의를 요하는 사례가 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 모형시험을 통해 흙막이벽체 강성과 터널 이격거리에 따른 흙막이벽체의 거동특성 및 인접한 터널의 거동을 파악하고자 하였다. 연구 결과, 흙막이벽의 변형은 벽체의 강성이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 버팀대에 작용하는 축력도 벽체의 강성에 따라 다른 양상을 보였다. 흙막이벽체의 강성이 작은 경우(2 mm) 버팀대 축력이 최대가 되는 지점은 벽체의 0.3H 부근에서 나타났고, 흙막이벽체의 강성이 큰 경우(5 mm)에는 벽체의 0.7H 부근에서 버팀대 축력이 최대로 나타났다. 또한, 터널 내공변위는 흙막이벽체와의 이격거리가 가까울수록, 벽체의 강성이 작을수록 뚜렷하게 발생하였으며 내공변위가 우측하부로 집중되는 경향을 보였다. 지반굴착에 따른 지표침하량은 터널과 흙막이벽체의 이격거리가 가까울수록 지표침하 영향범위가 감소하는 경향을 보였으며 이는 터널의 강성이 영향을 미친것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권6호
• /
• pp.545-556
• /
• 2022

Evaluation and optimization of tunnel wall convergence (TWC) plays a vital role in preventing potential problems during tunnel construction and utilization stage. When convergence occurs at a high rate, it can lead to significant problems such as reducing the advance rate and safety, which in turn increases operating costs. In order to design an effective solution, it is important to accurately predict the degree of TWC; this can reduce the level of concern and have a positive effect on the design. With the development of soft computing methods, the use of deep learning algorithms and neural networks in tunnel construction has expanded in recent years. The current study aims to employ the long-short-term memory (LSTM) deep neural network predictor model to predict the TWC, based on 550 data points of observed parameters developed by collecting required data from different tunnelling projects. Among the data collected during the pre-construction and construction phases of the project, 80% is randomly used to train the model and the rest is used to test the model. Several loss functions including root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R²) were used to assess the performance and precision of the applied method. The results of the proposed models indicate an acceptable and reliable accuracy. In fact, the results show that the predicted values are in good agreement with the observed actual data. The proposed model can be considered for use in similar ground and tunneling conditions. It is important to note that this work has the potential to reduce the tunneling uncertainties significantly and make deep learning a valuable tool for planning tunnels.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권12호
• /
• pp.81-89
• /
• 2012

도심지 내에서 교통량 증가로 인하여 차선확대가 요구되는 경우, 기존 터널은 증가된 차선만큼 단면을 확대할 필요가 있다. 터널 단면확대 공사로 발생되는 터널주변의 교통정체를 해소하기 위하여 터널 내에 직사각형 단면의 프로텍터를 설치하여 프로텍터 내부로 교통흐름을 유지하기도 한다. 프로텍터를 사용하면 터널 측벽 하부에서 프로텍터와 굴착 면 사이의 공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능할 수도 있다. 본 연구에서는 터널 측벽 하부의 협소한 공간에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께를 증가시켜 터널의 안정성을 확보하는 방법을 제안하였다. 기존 2차선 재래식 터널을 3차선 및 4차선 NATM터널로 확대 시공할 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공한 경우, 록볼트를 시공하지 않은 경우 및 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께만 증가시킨 경우에 대하여 터널의 천단변위, 내공변위 및 숏크리트에 발생한 응력을 비교분석하였다. 천단변위 및 상반 내공변위는 차이가 거의 없었으며, 하반 내공변위는 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3mm 크게 발생하였다. 또한 숏크리트에 발생한 휨압축응력은 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3MPa 크게 발생하였다. 록볼트 미시공에 의해 추가 발생된 숏트리트 응력을 감소시키기 위하여 기존 숏트리크 두께의 20%(250mm ${\rightarrow}$ 300mm, 4차선 터널)및 25%(200mm ${\rightarrow}$ 250mm, 3차선 터널)를 추가 시공하면 록볼트를 시공할 경우와 비슷한 응력수준을 나타내는 것으로 분석되었다.

• 융복합기술연구소 논문집
• /
• 제6권2호
• /
• pp.21-24
• /
• 2016

Accurate simulation of wakeshapes behind a wing is important for the performance prediction of the aircraft and the wake hazard problem in the airport. In the present study, wakeshapes behind a wing inside tunnels are simulated in regard to the development of wing-in-ground effect vehicles. A discrete vortex method with a nonplanar ground modelling is used for the simulation. It was found that the wingtip vortices move toward outboard directions when the wing is in ground effect. When the wing is placed inside tunnels, the wingtip vortices move along the tunnel wall with counter clockwise direction. As the gap between the wingtip and the tunnel decreases, the wingtip vortices move further along the tunnel wall. Both vortices from bothsides of the wing will murge, which will be studied in future using a viscous computation.

• 산업기술연구
• /
• 제20권A호
• /
• pp.257-267
• /
• 2000

It was difficult to apply conventional excavation methods in some sections from Seoul to Pusan high speed rail road construction of 1 lot 2, due to highway concrete road, gas pipe, water pipe and nearby factories with automatic control system machine. To excavate safely and efficiently in these sections new blast patterns were employed within allowable blast vibration level, by test blast and controlled vibration by sequential blast. Behaviors of the rock mass including convergence and displacement around tunnel were measured with construction works and the crack width in concrete wall was also monitored for controlling allowable limits. The results can be summarized as follow : 1. The allowable blast vibration level in structure site is less 1.0cm/sec for highway concrete, 0.5 cm/sec for gas pipe, water pipe and building housing and 0.3 cm/sec for automatic control system machine. 2. The convergence displacement, single rod extensometer and multi rod extensometer around tunnel and cracks in concrete wall were measured, it was confirmed that the measured values were converged within allowable level. 3. The empirical formular of ground vibrations with 90% confidence lines for PD-3 was given as follow. $$V_{90%}=45.549({\frac{D}{\sqrt{W}}})^{-1.353}$$

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제18권2호
• /
• pp.215-224
• /
• 2019

Excavation of long tunnels by shielded TBMs is a safe, fast, and efficient method of tunneling that mitigates many risks related to ground conditions. However, long-distance tunneling in great depth through adverse geological conditions brings about limitations in the application of TBMs. Among various harsh geological conditions, squeezing ground as a consequence of tunnel wall and face convergence could lead to cluttered blocking, shield jamming and in some cases failure in the support system. These issues or a combination of them could seriously hinder the performance of TBMs. The technique of excavation has a strong influence on the tunnel response when it is excavated under squeezing conditions. The Golab water conveyance tunnel was excavated by a double-shield TBM. This tunnel passes mainly through metamorphic weak rocks with up to 650 m overburden. These metamorphic rocks (Shales, Slates, Phyllites and Schists) together with some fault zones are incapable of sustaining high tangential stresses. Prediction of the convergence, estimation of the creeping effects and presenting strategies to overcome the squeezing ground are regarded as challenging tasks for the tunneling engineer. In this paper, the squeezing potential of the rock mass is investigated in specific regions by dint of numerical and analytical methods. Subsequently, several operational solutions which were conducted to counteract the challenges are explained in detail.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.87-98
• /
• 2005

지하수위 아래에 터널이 굴착되면, 지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 지반반응 곡선은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되기 때문에 이러한 침투력의 영향을 크게 받게 된다. 본 연구에서는 건조상태 및 침투력을 고려할 경우의 지반반응곡선의 이론식을 각각 유도하였다. 또한, 유도된 이론식은 수치해석을 통하여 검증되었다. 다양한 지하수위 조건에서의 지보계 설치를 고려하여 지보재특성곡선과 함께 지반반응곡선을 연구하였다. 결국, 본 연구에서 유도된 지반반응곡선의 이론식은 합리적인 설계를 위한 적절한 지보계 설치시기 및 지보재 강성 등을 결정하는데 이용될 수 있다.