Abstract
This study aimed to quantify the deterioration of tunnel structural members such as concrete lining and shotcrete lining after a tunnel fire accident by measuring their mechanical properties between $300^{\circ}C$ and $1,000^{\circ}C$. From the experiments, it was revealed that the critical temperature where mechanical properties start to decrease linearly was approximately $300^{\circ}C$. In addition, the other critical temperature where macro-cracks are induced in specimens was around $600^{\circ}C$. From a series of regression analysis, the optimum regression function with correlation coefficients over 0.99 for mechanical properties at different temperature levels was obtained as the Boltzmann function. Finally, a schematic diagram to estimate temperature distribution inside structural members as well as their mechanical properties at corresponding temperature levels quantitatively was newly proposed for RABT and RWS fire scenarios.
본 연구에서는 $300^{\circ}C$부터 $1,000^{\circ}C$까지 $100^{\circ}C$간격으로 터널구조물 시공재료별로 목표온도 조건에 따른 중량손실률 및 제반 역학적 특성변화를 측정하였다. 실험 결과, 재료의 역학적 특성이 선형적으로 급격히 저하되는 임계 온도는 $300^{\circ}C$정도이고, 급격한 재료 특성 저하 후 거시적인 파괴로 진전되는 임계 온도는 약 $600^{\circ}C$라는 것을 파악할 수 있었다. 터널구조물 시공재료별로 목표온도에 따른 역학적 특성변화 결과들을 회귀분석한 결과, Bolzmann함수로 최적 회귀함수를 도출할 수 있었다. 최종적으로 화재 시나리오에 따라 터널구조물에 사용되는 시공재료 내부의 온도분포를 쉽게 추정할 수 있으며, 그에 따른 압축강도 및 탄성계수와 같은 역학적 특성들의 저하 정도도 정량적으로 추정할 수 있는 도표를 제시하였다.
