• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.97-102
• /
• 2002

Two dimensional Analysis has been applied to most of tunnel lining design in these days. Two dimensional analysis uses beam or curved beam element for finite element method. But because the behaviors of tunnel concrete lining structure is near to shell, it is required to model the tunnel lining as shell structure for safety design of tunnel lining structure. In this paper, two dimensional analysis by beam element and the three dimensional analysis by shell element of tunnel concrete lining are studied, in which 3 type of tunnel lining and lateral pressure factors are considered. As results of the study, three dimensional analyses of the behavior of tunnel concrete lining structure considering lateral pressure factor shows that the moment of three dimensional analysis is greater than those of two dimensional analysis. The results shows that three dimensional analysis is necessary for safety design of tunnel lining.

• Computers and Concrete
• /
• 제25권1호
• /
• pp.29-36
• /
• 2020

This work presents a numerical modeling procedure to simulate the refractory concrete lining in fluid catalytic cracking units of oil refineries. The model includes the simulation of the anchors that reinforce the contact between the refractory concrete and the steel casing. For this purpose, the constitutive relations of an interface finite element are set to values that represent the homogenized behavior of the anchored interface. The parameters of this constitutive relation can be obtained by experimental tests. The model includes also multi-surface plasticity, in order to represent the behavior of the refractory concrete lining. Since the complexity of real case applications leads to high computational costs, the models presented here were implemented in a high-performance parallelized finite element platform. A case study representing a riser similar to the ones used by the refinery industry demonstrates the potential of the model.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.221-228
• /
• 2002

Thickness of concrete lining, voids at the back of lining or shotcrete are very important elements for inspecting the safety of tunnels. Therefore, the inspection of tunnel lining structure means to investigate the inner layer boundaries of the structure. For this purpose, seismic reflection survey is the most desirable method if it works in good conditions. However, the conventional seismic reflection method can not be properly used for investigating thin layers in the lining structure. In other words, to detect the inner boundaries, it is desirable for the wavelength of source to be less than the thickness of each layer and for the receiver to be capable of detecting high frequency(ultrasonic) signals. To this end, new appropriate source and receiver devices should be developed above all for the ultrasonic reflection survey. This paper deals primarily with the development of source and receiver devices which are essential parts of field measuring system. Interests are above all centered in both the radiation pattern, energy, frequency content of the source and the directional sensitivity of the receiver. With these newly devised ones, ultrasonic physical modeling has been performed on 3-D physical model composed of bakelite, water-proof and concrete, The measured seismograms showed a clear separation of wave arrivals reflected from each layer boundary. Furthermore, it is noteworthy that reflection events from the bottom of concrete below water-proof could be also observed. This result demonstrates the usefulness of the both devices that can be applied to benefit the ultrasonic reflection survey. Future research is being focus on dealing with at first an optimal configuration of source and receiver devices well coupled to tunnel wall, and further an efficient data control system of practical use.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.653-664
• /
• 2015

압력도수터널 콘크리트 라이닝 구조계산시 암반의 이완하중, 내수압, 외수압, 건조수축, 그라우팅압 등 다양한 하중조건을 고려하는데, 아직까지 국내에는 압력도수터널에 대한 콘크리트 라이닝 구조해석을 위한 설계기준 및 체계적인 매뉴얼이 없으므로 설계자에 따라 다르게 적용되고 있는 실정이다. 특히, 도수터널은 외수압을 저감시키기 위해 Weep Hole을 설치하는 경우도 있는데, Weep Hole 설치로 인해 많은 문제점이 야기될 수도 있으므로 Weep Hole을 설치하지 않을 시 외수압 처리에 대한 합리적인 접근 방법이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 압력도수터널 콘크리트 라이닝 구조 계산시 외수압 처리에 대해 기존 설계사례 및 문헌 등을 분석하여 합리적이고 적절한 설계개념에 대하여 서술하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제2권3호
• /
• pp.37-45
• /
• 2000

콘크리트 라이닝, 방수막, 숏크리트 및 공동 등으로 구성된 터널 지보구조는 탄성파 반사법 응용면에서 일종의 박층구조로 간주될 수 있다. 그런데, 각 구성 매질의 경계면 및 물성은 무엇보다 터널 안정성평가를 위한 주요 정보가 되기 때문에 이에 대한 정밀 조사기법의 개발이 크게 요구되고 있는 실정이다. 최근, 국내 외에서 시도된 바 있는 GPR이나 Impact-Echo는 우선 박층에 대한 발생원 파형 길이(파장)면에서도 타당성을 잃게 되어 내부구조 분해능에 대한 상당한 불확실성을 나타내고 있다. 더구나, 현장응용에서 얻게되는 탄성파기록에는 여러 가지 불필요한 탄성파 도달 즉, 큰 진폭의 표면파, S파 반사파 및 변환파는 서로 중첩되어 지배적으로 발달될 것이 기대되기 때문에 이에 대처한 효율적인 측정 및 분석기법 개발이 불가피하다. 탄성파 모형 실험은 바로 상기 복합적인 문제를 구체화하고 또한 그에 따른 기술 개발을 촉진할 수 있는 유용한 기능을 갖고 있다. 따라서, 본 논문에는 터널 지보구조에 대등한 모형을 대상으로 탄성파 반사법 본연의 측정기법(roll-along법) 및 전산처리 과정에 의해 데이터를 취득하고 또한 전산처리 함으로써 주어진 내부구조를 어느 정도까지 재현할 수 있는가를 보여주고 있다. 비록, 측정 데이터에는 유용한 반사파보다는 이미 예상한 바 상기 불필요한 탄성파의 도달이 지배적으로 발달되고 있음이 관찰되었으나 적절한 측정 및 전산처리 과정은 주어진 내부구조에 대한 바람직한 결과를 초래하였다. 이러한 연구결실은 우선 선진국에서도 난제로 되어온 터널 지보구조 규명을 위한 하나의 계기를 마련함은 물론 나아가서 그의 현실화를 위한 기술개발을 가속화할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제3권2호
• /
• pp.13-22
• /
• 2001

본 연구에서는 복개터널 라이닝의 합리적인 모델링 방법 및 구속조건 등을 검토하기 위하여, 동일한 현장 조건에 대하여 현재 널리 적용되고 있는 구조공학적 모델링 방법과 지반공학적 모델링 방법을 이용하여 해석을 실시하였다. 해석결과로부터 각 모델링 방법의 문제점 및 복개터널 라이닝의 거동에 영향을 미치는 인자를 파악하였으며, 현장조건을 보다 합리적으로 모델링 할 수 있는 방안을 제시하였다. 해석결과 동일 조건하에서 모델링 방법에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 53%의 차이가 발생하며, 구속조건의 차이에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 32%의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 보다 합리적인 설계 및 해석을 위하여 현장조건에 맞는 구속조건 결정 및 현장계측 등을 통한 모델링 기법의 정확성 검증 등과 같은 다양한 연구가 수행되어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.255-280
• /
• 2024

쉴드TBM 터널에서 단면 부족이나 큰 변형이 세그먼트 라이닝의 안정성에 우려될 경우 터널 외부에 지반 그라우팅으로 보강하거나 터널 내부에 강판 보강, 링 빔 보강, Inner double layer lining으로 보강하는 경우가 있다. 또한, 기존의 쉴드 TBM 터널의 해석은 세그먼트라이닝의 분절 특성을 고려하지 않는 연속체의 강성일체법으로 해석되어왔다. 본 연구는 내부 강재 라이닝으로 보강한 double layer 보강 단면에 대해 보강 메커니즘을 연구하였다. 본 연구는 세그먼트 라이닝에 대한 모델링을 개선하여 세그먼트 라이닝의 분절 특성을 고려한 분절체 모델링(BJM)을 적용하였고 이를 통해 세그먼트 라이닝의 변형 특성을 반영한 double layer 보강 단면을 해석하였다. 연구 결과 기존 콘크리트 세그먼트 라이닝은 하중을 일정부분 분담하는 역할이 아닌 터널 주변 지반을 보강한 것과 같은 역할을 하였다. 일반적으로, 세그먼트 라이닝의 분절을 고려한 BJM 모델과 분절을 고려하지 않는 강성일체법 모두 하중을 받은 라이닝의 변형 형상과 응력 분포가 유사하게 나타났다. 그러나 하중의 강도가 임계치를 넘는 경우 변형의 양상에 차이가 있으며 변형 특성을 보다 면밀히 검토할 수 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제45권3호
• /
• pp.337-354
• /
• 2013

For shield TBM (Tunnel Boring Machine) tunnel lining, the segment joint is the most critical component for determining the mechanical response of the complete lining ring. To investigate the mechanical behavior of the segment joint in a water conveyance tunnel, which is different from the vehicle tunnel because of the external loads and the high internal water pressure during the tunnel's service life, full-scale joint tests were conducted. The main advantage of the joint tests over previous ones was the definiteness of the loads applied to the joints using a unique testing facility and the acquisition of the mechanical behavior of actual joints. Furthermore, based on the test results and the theoretical analysis, a mechanical model of segment joints has been proposed, which consists of all important influencing factors, including the elastic-plastic behavior of concrete, the pre-tightening force of the bolts and the deformations of all joint components, i.e., concrete blocks, bolts and cast iron panels. Finally, the proposed mechanical model of segment joints has been verified by the aforementioned full-scale joint tests.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권4호
• /
• pp.287-296
• /
• 2011

본 연구에서는 압축공기에너지 지하저장을 위한 복공식 암반공동의 기밀성능을 평가할 목적으로 다상유체 열유동 해석을 수행하였다. 기밀성능은 저장공동으로부터 누출되는 공기질량으로 평가하였으며, 저장공동 내부에 콘크리트 라이닝 기밀시스템을 설치하고 저장공동은 비교적 천심도인 지하 100m 심도에 위치하는 것으로 가정하였다. 저장공동 내 질량수지분석 결과, 콘크리트 라이닝 및 주변 암반의 투과계수가 누기량 및 저장공동의 장기적 기밀성능에 미치는 영향이 큰 것으로 파악되었으며 콘크리트 라이닝의 투과계수가 $1.0{\times}10^{-18}\;m^2$이하 일 경우, 저장공동 운영압력이 5 MPa에서 8 MPa 사이일 때 누기량은 1%이하 인 것으로 계산되었다. 또한, 콘크리트 라이닝의 초기포화도에 따른 공기누출량 계산결과, 라이닝 수분포화도를 증가시킬수록 누기량은 감소하고 저장공동 기밀성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.161-176
• /
• 1999

본 논문에서는 기존의 불연속 변형 해석(DDA) 방법에 대한 세가지 방향의 새로운 개선 방법들이 제시되었다. 이 개선 방법들은 암반 균열에서 암석 블록과 지하수 흐름의 수리-역학적 커플링, 연속적인 하중 재하 또는 제하, 그리고 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝에 의한 보강으로 구성되었다. Shi (1988)와 Lin (1995)에 의한 기존 DDA 프로.그램은 이 방법들에 의하여 추가로 개선되었으며, 이 새로운 DDA프로그램에 대한 몇 가지 적용예들이 제시되었다. 또한, 경부고속철도 공사의 일부인 운주 터널의 지하굴착에 대한 시뮬레이션을 통하여 절리를 통한 지하수의 흐름, 굴착순서, 그리고 록볼트와 숏크리트에 의한 보강이 터널안정에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 절리를 통한 지하수의 흐름과 부적절한 굴착순서는 터널의 안정성에 악영향을 미치나, 한편 록볼트와 숏크리트에 의한 보강은 터널을 안정화 시킨다는 사실을 밝혀냈었다. 그 결과 세가지 개선방법이 추가된 DDA프로그램은 지하구조물 설계에 있어서 유용한 해석방법으로 사용될 수 있다는 사실을 보여주었다.