Water leakage in tunnels is a defect that can affect tunnel stability and the ground movement by changing the stress and pore water pressure of the surrounding ground. Long-term or large-scale water leaks may lead to damage of tunnel structure and the surrounding environment, such as tunnel lining instability and ground surface settlement. The present study numerically investigated the effects of water leakage on the structural stability of a tunnel and the ground behavior. The tunnel was assumed to be under undrained conditions for preventing the inflow of the surrounding water and leaks occurred in the concrete lining after completion of the tunnel construction. A coupled hydro-mechanical analysis using a TOUGH-FLAC simulator developed in Python was conducted for assessing the leakage induced-behavior of the tunnel structure and ground under different conditions of the amount and location of water leak. Additionally, the effect of hydro-mechanical coupling terms on the results of coupled response was investigated and discussed.
Yunjuan Chen;Mengyue Liu;Fuqiang Yin;Lewen Zhang;Jing Wu;Jinrui Li
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.1
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pp.1-13
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2024
The construction adit plays a pivotal role in enhancing the working face during the excavation of long-distance and deep hydraulic tunnels. However, the intersection zone between the main tunnel and the construction adit exhibits more intricate deformation patterns in surrounding rock, posing a significant threat to stability during excavation. Taking the Xianglushan tunnel in Yunnan Province, China, as a case study, the FLAC3D software is employed to simulate the excavation process at the intersection. The simulation results are verified combined with the field deformation monitoring results, and the spatial distribution of tunnel rock deformation in the intersection area are analyzed. Five excavation conditions with different intersection angles are simulated, and the surrounding rock deformation of the tunnel intersection area with different intersection angles is analyzed, and its influence range is discussed. The results show that: (1) The surrounding rock deformation in the intersection area increases rapidly during the tunnel excavation. With the increase of construction distance, the deformation of intersection area is gradually stable. (2) The deformation distribution of the tunnel rock is uneven, and the deformation of main tunnel near the intersection area is larger than that far away from the intersection area. (3) With the increase of the intersection angle, the surrounding rock deformation of the tunnel intersection and its influence range decreases gradually. The research results have certain guiding significance for the construction safety of the tunnel intersection area.
Han, Seon Ju;Kim, Hyeon Seung;Park, Sang Mi;Kang, Leen Seok
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.38
no.4
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pp.601-610
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2018
Since the building construction works are repeated vertically in a limited space, there is not a great need for the location information of each activity in the schedule management. On the other hand, civil engineering works such as road and railway projects consist of a large number of earthworks, long bridges, and long tunnels. These types of work should be controlled in a horizontal space according to the linear axis of several tens of kilometers. In other words, since most of the activities are managed in the unit of distance from the start point to the end point, it is possible to improve the efficiency of the schedule management by linking the location information of the activity with the schedule data in the schedule management system. This study presents a methodology for creating a linear schedule chart specific to a project with horizontal work space and compares the convenience with the existing Gantt chart. In addition, the methodology of linking linear schedule chart to the 4D CAD system, which is a typical BIM technology in the construction phase, is presented to improve the usability of BIM. The practical applicability of the proposed methodology was verified statistically.
In order to reduce traffic accidents at long road sections involving high risks of traffic accidents, including tunnels, bridges or curves, the National Police Agency have decided a tentative installation and operation of an automated point-to-point speed enforcement system based on cameras at January, 2007. The first system was established at the direction to Kangreung of Dunnae Tunnel at December, 2007. Currently, the automated point-to-point speed enforcement system operates at 11 sections including eight sections on expressways and three sections on national highways. However, there have been few researches on the effects of the system upon the reduction of traffic accidents in a scientific way. To this end, this research effort was initiated to evaluate the effect of the automated point-to-point speed enforcement system on traffic safety by comparing the number of traffic accidents before and after the installation of the system using a comparison-group(C-G) method. Three-year-long traffic accident data for the expressways were collected in order to evaluate the system. As a result, the installation of the system was found to reduce traffic accidents by 49.97% in average.
Park, Byoung-Jik;Shin, Hyun-Jun;Yoo, Yong-Ho;Park, Jin-Ouk;Kim, Yang-Kyun;Kim, Hwi-Seong
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.20
no.4
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pp.743-755
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2018
Tunnel is a semi-closed structure similar to underground space where the smoke generated from fire fills the space fast while escaping from the space slow. Because of such characteristics, when the fire breaks out by traffic accident, the vehicles are jammed making it difficult for the people to evacuate from the scene as well as for the fire engine to gain access to the scene. For such reasons, tunnels are globally categorized into some disaster classes for differentiated facilities and operation approaches. In Korea, less than a 1 km-long tunnel accounts for 80.0% and such a short tunnel which is categorized into Class III is not required to have smoke control system. In this study, a full-scale fire test was conducted in a bid to apply air curtain system using heat-resistant sirocco fan to a less than 1 km-long tunnel. To that end, heat resistance test to verify the normal operation at $250^{\circ}C$ for 60 minutes was conducted. Consequently, despite of rapid rising-temperature and increasing-carbon dioxide inside the air curtain (direction of fire in tunnel), initial condition was found to have been sustained outside the air curtain (opposite direction of fire in tunnel).
Kim, Jun-ha;Kim, Jung-gyu;Jung, Seung-won;Ko, Young-hun;Baluch, Khaqan;Kim, Jong-gwan
Explosives and Blasting
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v.39
no.3
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pp.15-23
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2021
Ventilation shafts are pathways in mines and tunnels for the removal of dust or smoke during underground space construction and operation. In mines, blasting with long blast holes is preferred for the excavation of a ventilation shaft in the 10~20m long crown pillar section. In this case, the bottom part of the blast hole is completely drilled in order to determine the drilling error, and this causes a problem of lowering the explosive charge and blasting efficiency. It is possible to solve the problem of explosive loading and to increase the blast efficiency by covering the curb of the blasthole by using stemming material. In this study, simulations for the blasting of a ventilation shaft were performed with various stemming lengths and the blasthole diameters(45, 76mm) using AUTODYN 2D SPH(Smooth particle hydrodynamics) analysis technique. Also the optimal bottom stemming column was derived by checking the size of the boulder and burden line according to blasting. Analysis result, blasting efficiency is lessened in case of stemming length less than 30cm and the optimal length of the stemming material should be 30cm or higher to achieve high efficiency of blasting.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.5
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pp.24-31
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2021
The soundproof tunnels have been generally designed with H-beam girders, and the high weight of H-beam may cause the excessive design of the substructure. To solve this problem, this paper proposes a new soundproof tunnel girder design composed of pipes and discontinuous plates. First, the structural behavior of the straight girder according to the design parameters was examined through finite element analysis. The arrangement and shape of the plates were determined as the design parameter, to obtain the optimal design of girder. After then, the structural behavior and buckling stability of the arched girder were subsequently evaluated. As a result of the parameter analysis, it was confirmed that the axial force acting on the girder increased and the moment decreased as the ratio of unsupported sections decreased or the number of supporting plates increased. The stress concentration on the pipe member was relieved by increasing the long axis length of the elliptical plate. Arched girder analysis showed that the structural efficiency increase as the long axis of elliptical plate increase. As a result of the buckling evaluation, the buckling threshold load of the three connected girders was about 3.7 times higher than the design load. Consequently, it was confirmed that the proposed soundproof tunnel structure design satisfies both light weight and structural safety.
The railway is widely used to transport passengers and freight due to its punctuality and large transport capacity. The recent remarkable development in construction technology enables various subsea railway tunnels for continent-continent or continent-island connectivity. In Korea, design and construction experience is primarily based on the successful completion of the Boryeong subsea tunnel (2021) and the Gadeok subsea tunnel (2010). However, frequent earthquakes with diverse magnitudes, globally induced and continuously increased the awareness of seismic risks and the frequency of domestic earthquakes. The effect of an earthquake on the subsea tunnel is very complicated. However, ground conditions and seismic waves are considered the main factors. This study simulated four ground types of 3-dimensional numerical models, such as soil, rock, composite, and fractured zone, to analyze the effect of ground type and seismic wave. A virtual subsea railway shield tunnel considering external water pressure was modeled. Further, three different seismic waves with long-term, short-term, and both periods were studied. The dynamic analyses by finite difference method were performed to investigate the displacement and stress characteristics. Consequently, the long-term period wave exhibited a predominant lateral displacement response in soil and the short-term period wave in rock. The artificial wave, which had both periodic characteristics, demonstrated predominant in the fractured zone. The effect of an earthquake is more noticeable in the stress of the tunnel segment than in displacement because of confining effect of ground and structural elements in the shield tunnel.
Myung Kyu Song;Tae Young Ko;Sean S. W., Lee;Kunchai Lee;Byungchan Kim;Jaehoon Jung;Yongjin Shin
Tunnel and Underground Space
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v.33
no.6
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pp.445-471
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2023
Long-term safety over millennia is the top priority consideration in the construction of disposal sites. However, ensuring the mechanical stability of deep geological repositories for spent fuel, a.k.a. radwaste, disposal during construction and operation is also crucial for safe operation of the repository. Imposing restrictions or limitations on tunnel support and lining materials such as shotcrete, concrete, grouting, which might compromise the sealing performance of backfill and buffer materials which are essential elements for the long-term safety of disposal sites, presents a highly challenging task for rock engineers and tunnelling experts. In this study, as part of an extensive exploration to aid in the proper selection of disposal sites, the anticipation of constructing a deep geological repository at a depth of 500 meters in an unknown state has been carried out. Through a review of 2D and 3D numerical analyses, the study aimed to explore the range of properties that ensure stability. Preliminary findings identified the potential range of rock properties that secure the stability of central and disposal tunnels, while the stability of the vertical tunnel network was confirmed through 3D analysis, outlining fundamental rock conditions necessary for the construction of disposal sites.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.11
no.1
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pp.90-104
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2008
Laser scanning technology with high positional accuracy and high density will be widely applied to vast range of fields including geomatics. Especially, the development of laser scanning technology enabling long range information extraction is increasing its full use in civil engineering. This study taps into the strengths of a terrestrial laser scanning technique to develop a tunnel cross section management system that can be practically employed for determining the cross section of tunnels more promptly and accurately. Three dimensional data with high density were obtained in a prompt and accurate manner using a terrestrial laser scanner. Data processing was then conducted to promptly determine arbitrary cross sections at 0.1meter, 0.5meter and 1.0meter intervals. A laser scanning technique was also used to quickly and accurately calculate the overbreak and underbreak of both each cross section and the entire tunnel section. As the developed system utilizes vast amounts of data, it was possible to promptly determine the shape of arbitrary cross section and to calculate the overbreak and underbreak more accurately with higher area precision. It is expected, therefore, that the system will not only enable more efficient and cost effective tunnel drilling management and monitoring but also will provide a basis for future construction and management of tunnel cross section.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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