• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제5권2호
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• pp.231-242
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• 2018

Subway tunnel structure has been rapidly developed in many cities for its strong transport capacity. The model-based damage detection of subway tunnel structure is usually difficult due to the complex modeling of soil-structure interaction, the indetermination of boundary and so on. This paper proposes a new data-based method for the damage detection of subway tunnel structure. The root mean square acceleration and cross correlation function are used to derive a statistical pattern recognition algorithm for damage detection. A damage sensitive feature is proposed based on the root mean square deviations of the cross correlation functions. X-bar control charts are utilized to monitor the variation of the damage sensitive features before and after damage. The proposed algorithm is validated by the experiment of a full-scale two-rings subway tunnel lining, and damages are simulated by loosening the connection bolts of the rings. The results verify that root mean square deviation is sensitive to bolt loosening in the tunnel lining and X-bar control charts are feasible to be used in damage detection. The proposed data-based damage detection method is applicable to the online structural health monitoring system of subway tunnel lining.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제57권6호
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• pp.1125-1142
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• 2016

Tunneling is one of the challenging tasks in civil engineering because it involves a variety of decision making and engineering judgment based on knowledge and experience. One of the challenges is to construct tunnels in risky areas under shallow overburden. In order to prevent the collapse of ceilings and walls of a large tunnels, in such conditions, either a sequential excavation method (SEM) or ground reinforcing method, or a combination of both, can be utilized. This research deals with the numerical modeling of L-profiles and pipe fore-poling pre-support systems in the adit tunnel in northwestern Iran. The first part of the adit tunnel has been drilled in alluvial material with very weak geotechnical parameters. Despite applying an SEM in constructing this tunnel, analyzing the results of numerical modeling done using FLAC3D, as well as observations during drilling, indicate the tunnel instability. To improve operational safety and to prevent collapse, pre-support systems, including pipe fore-poling and L-profiles were designed and implemented. The results of the numerical modeling coupled with monitoring during operation, as well as the results of instrumentation, indicate the efficacy of both these methods in tunnel collapse prevention. Moreover, the results of modeling using FLAC3D and SECTION BUILDER suggest a double angle with equal legs ($2L100{\times}100{\times}10mm$) in both box profile and tee array as an alternative section to pipe fore-poling system while neither $L80{\times}80{\times}8mm$ nor $2L80{\times}80{\times}8mm$ can sustain the axial and shear stresses exerted on pipe fore-poling system.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.946-951
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• 2004

ITIS is applied to the several tunnel construction sites in Korea. Tunnel construction properties which are acquired from these sites are transferred to information management server(SQL 2000 server)by client application program in real time. Access permission to DB server depends on the user's roles. Some functions which cannot be embodied in SQL Server are serviced through XML and GMS server is used for spatial data based on GIS part. This system is supposed to give engineers the advantages which are not only easy handling of the program and computerized documentation on every information during construction but also analyzing the acquired data in order to predict the structure of ground and rock mass to be excavated later and show the guideline of construction. Neung-Dong tunnel and Mu-Gua express way tunnel are now under construction and with this system they have 3D visualized map of the geology and tunnel geometry and accumulate database of construction information such as tunnel face mapping results, special notes and pictures of construction and 3D monitoring data, all matters on the stability of rock bolts and shotcrete, and so on. Ground settlement prediction program included in ITIS, based on the artificial neural network(ANN) and supported by GIS technology is applying to the subway tunnel. This prediction tool can make it possible to visualize the ground settlement according to the excavation procedures by contouring the calculated result on 3D GIS map and to assess the damage of buildings in the vicinity of construction site caused by ground settlement.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.120-130
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• 2022

본 연구에서는 지하광산 갱내통신 시스템을 기반으로 미소진동 모니터링 체계를 설치하고 운영함으로써 국내 지하광산 현장에서의 적용성을 검토하였다. 미소진동 모니터링 측정 자료는 대용량의 파형 자료와 안전 관리 목적의 메타 자료로 구분할 수 있으며, 각 자료의 목적과 용량에 따라 운영 과정에서의 전송, 저장, 분석, 관리 방법이 적절하게 적용되어야 한다. 미소진동 측정 자료 특성에 부합함과 동시에 지하광산의 갱도 환경을 고려한 최적 통신 시스템을 선정하기 위해서 광케이블을 이용한 유선 통신 시스템, 2.4 GHz 무선 통신 시스템, 900 MHz 무선 통신 시스템을 테스트사이트의 갱도 구간과 지상 구간에 설치하고 운영함으로써 다양한 통신 시스템의 적용성을 비교 검토하였다. 또한 갱내에서 측정된 미소진동 자료에 대한 전송, 저장, 분석, 관리의 안정성과 유지보수 편의성을 고려한 데이터베이스 기반 통합 모니터링 프로그램을 개발하여 현장에 적용하고 운영 시험을 수행하였다. 시험 과정에서 확인된 문제를 미소진동 통합 모니터링 프로그램에 반영하여 보완함으로써 미소진동 모니터링 체계 도입 과정에서 예상되는 다양한 국내 광산의 요구 조건에 대응할 수 있는 기술 제공 기반을 마련하였다.

• 지구물리
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• 제9권1호
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• pp.47-62
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• 2006

국내 지형의 약 70%는 산악지역이며, 도로, 철도 및 터널 등에는 무수한 암반 불연속면이 존재한다. 이러한 암반 불연속면의 조사, 안정성 분석 및 합리적인 안정화 대책공법 등의 시스템 구축이 시급한 실정이다. 기존의 암반 불연속면 조사방법은 인력, 시간 및 현장 접근성 등의 여러 한계점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보안하기 위한 방법으로현재 정밀한 3차원 공간정보군(群)을 얻을 수 있는 지상 레이저 스캐닝 시스템을 활용한 방법을 제안하였다. 지상 레이저스캐닝 시스템을 이용한 방법은 측정시간이 짧고, 대절토사면 및 접근이 불가능한 지역에서도 측량이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 암반사면의 안정성 분석, 댐체 및 터널내부의 변위특성을 지상 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 3차원 공간정보(좌표)를 갖는 측점운(測點雲: point-cloud)을 측정함으로써 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 암반사면의 경우, 실제 암반사면의 3D 모델링 결과로부터 불연속면의 방향성 추출, 파괴형태 분석, 절리면의 거칠기 정량화 및 붕괴체적 등을 구할 수 있었다. 댐체 및 터널과 같은 구조물의 경우에는 역설계를 수행하여, 설계도면과의 오차 확인 및 구조물의 변위측정 등 안전진단에 활용할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.170-180
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• 2008

Successful design, construction and maintenance of NATM tunnel demands prediction, control, stability guidelines, the estimation pre-improvement support system and monitoring of surface settlement, gradient and ground displacement with high accuracy. Moreover, urban NATM tunnel under difficult geotechnical conditions is important the estimation and necessary of pre-improvement support system. Various strategies have been proposed for the quantitative estimation of pre-improvement support system. This paper was investigated and analysed an assessment technique for the quantitative estimation of pre-improvement support system on underground space, as mountain and urban tunnel, in detail. The analysis performed on design and construction stage with field database using the proposed stability estimation index by many researcher including the critical strain and the apparent Young's modulus concept.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.63-70
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• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.441-455
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• 2015

본 연구에서는 터널 시공 중 굴진면에서의 붕괴 위험을 판단하여 작업자의 안전을 확보할 수 있는 굴진면 안전감시시스템을 개발하였다. 이 시스템은 실시간으로 측정되는 굴진면 변위를 x-MR 관리도기법으로 실시간 분석함으로써 굴진면의 이상 거동을 감시할 수 있다. 또한 관리 기준을 초과하는 측정치의 개수와 이동 범위 k를 비교하여 굴진면의 이상 거동과 작업 과정에서 발생하는 오류를 구분할 수 있도록 오경보 판단 알고리듬을 개발하였다. 본 연구결과는 위험지반 구간에서의 굴진면의 실시간 거동 감시에 적용되어 작업자의 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.170-175
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• 2003

Ground and rock mass considered in tunnelling have characteristics such as uncertainty, heterogeneity and structural complexity because they have been formed undergoing various geological events for a long period. So, it is difficult for engineers to predict behaviors of rock mass in tunneling. In the paper the authors describe the development of an integrated expert system prototype for site investigation, design and construction in tunnelling and introduce the case applying this system to the tunnel construction site under construction. Geostructure Research Group in Korea Institute of Construction Technology (KICT) has developed the system during the past 4 years. The system mainly consists of several modules which is related to the design, construction and management of tunnelling. The test site, Neung-dong tunnel is located in Ulsan, Korea. The geology map shows it may confront big fault zone whose width is over kilometres. With the networking system of ITIS, various information of face mapping, monitoring and other construction task can be transmitted into the database and GIS Server at real time. And necessary analyses can be carried out with the modules equipped in the system.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권4호
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• pp.195-205
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• 2023

The contact acoustic emission (AE) monitoring system is time-consuming and costly for monitoring concrete structures in large scope, in addition, the great difference in acoustic impedance between air and concrete makes the detection process inconvenient. In this work, we broaden the conventional AE source localization method for concrete to the non-contact (air-coupled) micro-electromechanical system (MEMS) microphones array, which collects the energy-rich leaky Rayleigh waves, instead of the relatively weak P-wave. Finite element method was used for the numerical simulations, it is shown that the propagation velocity of leaky Rayleigh waves traveling along the air-concrete interface agrees with the corresponding theoretical properties of Lamb wave modes in an infinite concrete slab. This structures the basis for implementing a non-contact AE source location approach. Based on the experience gained from numerical studies, experimental studies on the proposed air-coupled AE source location in concrete slabs are carried out. Finally, it is shown that the locating map of AE source can be determined using the proposed system, and the accuracy is sufficient for most field monitoring applications on large plate-like concrete structures, such as tunnel lining and bridge deck.