• 한국측량학회지
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• 제39권6호
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• pp.371-380
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• 2021

본 연구는 지하공간통합지도에서 다루고 있는 지하시설물(구조물형) 중 터널 부문에 해당하는 지하차도, 지하철 선로를 대상으로 3차원 터널 데이터 모델을 설계하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 우선 터널 데이터 모델과 관련한 국제 표준 간의 특징을 비교·검토하였으며, 그 결과 CityGML 3.0 - tunnel module이 기존 표준과 비교했을 때 3차원 터널 데이터 모델을 설계함에 있어서 가장 적합한 데이터 모델임을 알 수 있었다. 이후 3차원 터널 데이터 모델의 표준 요소 도출을 위하여 법·제도적 규정을 검토하고, 관련 분야 전문가를 대상으로 수요조사를 실시하여 지하차도와 지하철 선로의 추가·확장 표준 요소를 도출하였다. 위와 같은 과정을 토대로 UML을 이용하여 3차원 터널 데이터 모델을 설계 및 제시하였다. 본 연구는 지하공간통합지도의 활용도 제고를 위한 기반 연구로써 그 의의가 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권3호
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• pp.293-299
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• 2018

This paper has the aim of estimating the applicability of a numerical approach to the Hyperstatic Reaction Method (HRM) for the analysis of segmental tunnel linings. For this purpose, a simplified three-dimensional (3D) numerical model, using the $FLAC^{3D}$ finite difference software, has been developed, which allows analysing in a rigorous way the effect of the lining segmentation on the overall behaviour of the lining. Comparisons between the results obtained with the HRM and those determined by means of the simplified 3D numerical model show that the proposed HRM method can be used to investigate the behaviour of a segmental tunnel lining.

• 지질공학
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• 제25권3호
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• pp.395-401
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• 2015

터널 시공 중 획득되는 굴진면 조사와 계측자료 등은 암판정의 기초자료로 터널 안정성 및 경제성과 밀접한 관련이 있다. 하지만 국내에서는 이러한 자료에 대한 체계적 관리가 부족한 실정이며 자료의 효율적 활용 및 관련 전문가의 수도 부족하다. 따라서 자료의 체계적 관리 및 효율적 활용, 한정된 전문가를 효과적으로 활용할 수 있는 방안 마련이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 BIM기반 데이터 시각화를 통해 터널 설계 및 시공관련 정보를 온라인 상에서 효율적으로 제공하기 위한 연구를 수행하였으며 그 결과로 통합 3D 터널모델 생성 모듈과 웹뷰어 모듈을 개발하였다. 개발 기술은 국내 ○○터널 설계 및 시공 자료를 통해 구현성능을 검증하였으며 향후 연구방향 및 시스템 개선방안을 도출하였다.

• Wind and Structures
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• 제7권1호
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• pp.13-28
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• 2004

A method of numerical analysis without conducting 3D wind tunnel model tests was examined in our previous study for predicting vortex-induced oscillation of bridge girders with span-wise varying geometry. The aerodynamic damping forces measured for plural wind tunnel 2D models were used in the analysis. A further study was conducted to examine the precision of solution obtained by this method. First, the responses of vortex-induced oscillation of two rocking models and a taut-strip bridge girder model with span-wise varying geometry were measured. Next, the responses of these models were numerically analyzed by means of this method, and then a comparison was made between the obtained $Vr-A-{\delta}_a$ contour diagram of each 3D model in the wind tunnel test and the diagram in the numerical analysis. Since close correlations were observed between each two $Vr-A-{\delta}_a$diagrams obtained in the model test and in the analysis in cases where the 3D model did not have strong three-dimensionality, our findings revealed that the predicted solution proved to be reasonably accurate.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.759-766
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• 2002

In the paper the authors describe the development of ITIS(Intelligent Tunneling Information System) for the Purpose of applying the 3D visualization technique, GIS, AI(Artificial Intelligence) to tunnel design and construction. VR(Virtual Reality) and 3D visualization techniques are applied in order to develope the 3D model of characteristics and structures of ground and rock mass. Database for all the materials related to site investigation and tunnel construction is developed using GIS technique. AI technique such as fuzzy theory and neural network is applied to predict ground settlement, decide tunnel support method and estimate ground and rock mass properties according to tunnel excavation steps. ITIS can help to inform various necessary tunnel information to engineers quickly and manage tunnel using acquired information based on D/B.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.77-94
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• 2016

A forked tunnel, as a special complicated underground structure, is composed of big-arch tunnel, multi-arch tunnel, neighborhood tunnels and separate tunnels according to the different distances between two separate tunnels. Due to the complicated process of design and construction, surrounding jointed rock mass stability of the big-arch tunnel which belongs to the forked tunnel during excavation is a hot issue that needs special attentions. In this paper, an elasto-plastic damage constitutive model for jointed rock mass is proposed based on the coupling method considering elasto-plastic and damage theories, and the irreversible thermodynamics theory. Based on this elasto-plastic damage constitutive model, a three dimensional elasto-plastic damage finite element code (D-FEM) is implemented using Visual Fortran language, which can numerically simulate the whole excavation process of underground project and perform the structural stability of the surrounding rock mass. Comparing with a popular commercial computer code, three dimensional fast Lagrangian analysis of continua (FLAC3D), this D-FEM has advantages in terms of rapid computing process, element grouping function and providing more material models. After that, FLAC3D and D-FEM are simultaneously used to perform the structural stability analysis of the surrounding rock mass in the forked tunnel considering three different computing schemes. The final numerical results behave almost consistent using both FLAC3D and D-FEM. But from the point of numerically obtained damage softening areas, the numerical results obtained by D-FEM more closely approach the practical behaviors of in-situ surrounding rock mass.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4D호
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• pp.555-561
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• 2009

굴착된 터널 형상 재현에서 단면의 종단 데이터는 터널의 유지를 위해서는 아주 중요하다. 터널이 완성되기전에 설계된 모델을 고려한 완성된 터널의 변형이 고려되어져야 한다. 그리고 변형은 터널 단면 전체를 따라 연속적으로 나타날 수 있다. 본 연구에서는 먼저 수학적 분석으로 접근하였고, 그것을 관측된 터널단면 데이터에 실험 하였다. 그 다음 선추적 방법, 유전자 알고리즘, 패턴 추적 방법 등으로 3D 터널 형상 재현을 비교하였다. 수학적 방법론은 철도 터널과 같은 간단한 원통형은 쉽게 해결이 되었으나, 도로터널과 같은 더욱 복잡한 모델(복심 곡선형과 비원통형)은 구속된 상태하에서 소프트 컴퓨팅 툴을 가지고 해결할 수 있었다. 유전자 알고리즘과 직접탐색법은 많은 계산 시간이 걸렸으나 복잡한 상태하에서 더욱 유연함을 보였으며, 선추적 방법은 초기값들이 제한된 범위 하에서 가장 빠르게 계산되어졌다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.508-518
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• 2023

이 논문은 LiDAR 스캔 또는 사진측량 기술에 의해 재구성된 3D 디지털 모델을 기반으로 터널 벽면의 불연속면을 자동으로 매핑하는 새로운 접근 방식을 제안한다. 본 제안에서는 U-Net이라 불리는 딥러닝 시맨틱 영역분할 모델을 사용하며, 터널 막장면의 3D 지형 모델에서 불연속면 영역을 식별해 낸다. 제안된 딥러닝 모델은 투영된 RGB 이미지, 면의 깊이 이미지 및 국부적인 면의 표면 속성 이미지(즉, 법선 벡터 및 곡률 이미지)를 포함한 다양한 정보를 종합 학습하여 기본 3차원 이미지에서 불연속면 영역을 효과적으로 분할한다. 이후 영역분할 결과는 면의 깊이 맵과 투영 행렬을 사용하여 3D 모델로 다시 투영시키고, 3D 공간 내에서 불연속면의 위치 및 범위를 정확하게 표현한다. 영역분할 모델의 성능은 영역 분할된 결과를 해당 지면 실측 값과 비교함으로써 평가하였으며, IoU(intersection-over-union) 값이 약 0.8 정도로 나타나 영역분할 결과의 높은 정확성을 확인하였다. 여전히 학습데이터가 제한적 이었음에도 불구하고, 제안 기법은 3D 모델의 점군 데이터를 불연속면의 유사군으로 그룹화하기 위해 전 막장면의 법선 벡터와 클러스터링과 같은 비지도 학습기반 알고리즘에만 의존하던 기존 접근 방식의 한계의 극복 가능성을 보여주었다.

• Computers and Concrete
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• 제11권1호
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• pp.51-61
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• 2013

This paper describes earthquake response of the Arhavi Highway Tunnel its geometrical properties, 3D finite element model and the linear time history analyses under a huge ground motion considering soil-structure interaction. The Arhavi Highway Tunnel is one of the tallest tunnels constructed in the Black Sea region of Turkey as part of the Coast Road Project. The tunnel has two tubes and each of them is about 1000 m tall. In the study, lineartime history analyses of the tunnel are performed applying north-south, east-west and up accelerations components of 1992 Erzincan, Turkey ground motion. In the time history analyses, Rayleigh damping coefficients are calculated using main natural frequency obtained from modal analysis. Element matrices are computed using the Gauss numerical integration technique. The Newmark method is used in the solution of the equation of motion. Because of needed too much memory for the analyses, the first 10 second of the ground motions, which is the most effective duration, is taken into account in calculations. The results obtained 3D finite element model are presented. In addition, the displacement and stress results are observed to be allowable level of the concrete material during the earthquakes.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.911-917
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• 2018

This paper concerns a numerical investigation on the effect of construction sequence on three-arch (3-Arch) tunnel behavior. A three-arch tunnel section adopted in a railway tunnel construction site was considered in this study. A calibrated 3D finite element model was used to conduct a parametric study on a variety of construction scenarios. The results of analyses were examined in terms of tunnel and ground surface settlements, shotcrete lining stresses, loads and stresses developed in center column in relation to the tunnel construction sequence. In particular, the effect of the side tunnel construction sequence on the structural performance of the center structure was fully examined. The results indicated that the load, thus stress, in the center structure can be smaller when excavating two side tunnels from opposite direction than excavating in the same direction. Also revealed was that no face lagging distance between the two side tunnels impose less ground load to the center structure. Fundamental governing mechanism of three-arch tunnel behavior is also discussed based on the results.