• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2008년도 춘계학술발표회 논문집
• /
• pp.51-68
• /
• 2008

고속열차의 터널 진입시 발생하는 압력파는 압축파의 형태로 터널내부를 전파하여 터널출구에 도달할 때에는 펄스형태의 충격성 압출파로 방사된다. 터널에서 방사된 압축파는 특정한 방향으로 전파되는 것이 아니라 전방향으로 확산되며, 압축파의 크기가 크면 주변 환경에 대한 환경소음 및 진동문제를 야기하게 되는데, 이를 미기압파(Micro Pressure wave)라 한다. 이러한 미기압파는 열차의 주행속도, 터널연장, 터널 및 열차의 단면적 등에 의존하므로 고속철도 터널의 적정단면을 결정하기 위하여 반드시 고려해야 된다. 이에, 본 논문에서는 호남고속철도 단면결정사례를 통하여 단면규모별 수치해석결과에 의한 미기압 기준 만족여부 및 최적단면선정과정을 소개하였다. 호남고속철도의 단면결정사례에서는 경부고속철도 화신 5 터널에서 터널내 압력 및 터널 출구에서의 미기압을 실측하여, 수치시뮬레이션의 입력조건으로 사용된 각종 매개변수 등의 적정성을 비교 검증하였으며, 모형실험을 통하여 합리적인 미기압과 저감대책을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.640-655
• /
• 2018

최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.599-614
• /
• 2014

TBM으로 시공되는 터널은 기계에 의해 전단면 굴착(full face tunnelling)이 이루어지므로, 굴착면에 접근하는 것이 매우 제한적이다. 이러한 한계를 극복하고 TBM 터널에서 굴착면 전방의 지반상태를 정확히 예측할 수 있는 기술은 매우 드물다. 본 연구는 TBM에서 전기비저항을 사용하여 굴착면 전방의 이상지반을 예측할 수 있는 TBM 비저항 예측(TRP)시스템을 개발하고, TBM 현장에서의 적용성과 예측 정확성을 검증하기 위해 EPB 쉴드 TBM으로 시공 중인 지하철 터널에서 현장 실험을 수행하였다. TBM 비저항 예측 시스템은 전극을 사용하여 지반의 전기비저항을 측정하고, 이를 바탕으로 역해석을 수행하여, 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측한다. 전극이 부착된 강관을 유압으로 굴착면에 압입하여, 전극이 지반과 완전히 접촉하도록 장치를 제작하였다. 또한, 전극이 챔버 내부를 관통하여 나아가도록 하는 동시에 토사유출을 방지하도록 설계하여 현장에서의 전방예측을 가능하게 하였다. 1차 실험 결과, 굴착면 근접 지반과 굴착면 전방 지반의 전기비저항 및 유전율이 동일하게 나타나 이상지반이 존재하지 않음을 예측하였다. 2차 실험 결과, 굴착면 전방 약 1 m 지점부터 상대적으로 낮은 유전율 비를 가지는 이상지반 구간이 약 5 m 길이로 존재함을 예측하였다. 이는 각각 지표에서 물리탐사 또는 시추를 통해 조사된 지반상태 및 TBM 굴착 중 예측 구간에서 반출되었던 버력을 관찰한 기록과 잘 일치하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.451-468
• /
• 2020

단면이 작게 만들어진 노후화된 터널은 만성적인 교통정체를 유발한다. 이는 터널의 확폭을 통하여 해결할 수 있다. 일반적으로 터널을 확폭할 경우, 기계식 또는 발파식 굴착방법을 통하여 기존터널의 외곽부를 굴착하게 된다. 이러한 굴착은 주변 지반뿐만 아니라 기존터널에도 영향을 미치게 된다. Pre-cutting 공법의 적용은 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법이 될 수 있다. 따라서 Pre-cutting을 적용하여 확폭을 수행할 경우, 이에 따른 영향분석은 필수적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 터널 확폭에서 Pre-cutting을 적용할 경우, 이에 따른 영향을 분석하기 위하여 6가지의 지반등급에서 수치해석을 수행하였다. 해석에서는 확대차로와 Pre-cutting의 굴착길이를 변수로 하여 수행하였으며, 기존터널과 확폭터널의 천단침하에 주목하여 분석하였다. 그 결과, 확폭터널의 천단침하는 확폭이 완료가 되면, Pre-cutting의 굴착 길이와 상관 없이 동일한 값으로 수렴하는 것을 확인하였다. 기존터널의 경우, 굴진면의 전방 5 m 내에서 융기가 발생하였으며, Pre-cutting의 굴착 길이가 짧을수록 융기 발생 예방에 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권7호
• /
• pp.69-78
• /
• 2004

본 논문에서는 역해석 방법 중 직접법의 성능에 큰 영향을 미치는 최적화 과정을 인공지능의 한 기법인 유전자알고리즘을 이용하여 역해석 프로그램을 구성하였다. 유전자 알고리즘 및 역해석 기법의 효용성을 검증하기 위하여 과거 역해석 연구 사례 중의 하나인 Gens et al(1987)과 동일한 암반조건을 가진 모델에 대한 역해석을 실시하여 그 결과를 비교${\cdot}$검토하였다. 경부고속철도 터널 현장의 내공변위 및 천단침하에 대한 계측자료로부터 최종 내공변위의 예측함수를 결정하는 방법으로 터널의 총 변위를 분석하였다. 이를 역해석에 필요한 입력자료로 활용하여 역해석을 실시하고 터널 주변 암반의 거동을 반영할 수 있는 지반의 특성치를 구하였다. 각 현장 시험에서 얻어진 지반의 특성치와 비교한 결과 본 연구에서 적용된 유전자 알고리즘을 이용한 역해석 방법이 유의한 수준의 결과를 도출하고 있다는 사실을 확인하였다.

• 대한공업교육학회지
• /
• 제32권1호
• /
• pp.117-133
• /
• 2007

이 연구는 중등학교 학생들에게 비행의 원리를 이해하고 항공 기술 분야에 흥미를 가질 수 있도록 하기 위해 학교 현장에 적용 가능한 교수-학습 자료인 학습용 풍동의 힘 측정 장치를 개발하였다. 연구의 내용은 학습용 풍동의 힘 측정 장치 개발과 실험으로 이루어져 있다. 이 연구에서 얻은 주요 결과를 정리하면 다음과 같다. 공과대학 기계계열 학과나 항공연구소 등에서 사용하는 고가의 Load cell을 이용한 장치 대신에 지렛대 원리를 활용한 간단한 구조이다. 종합된 하나의 장치로 양력, 항력 및 유체 저항 비교 실험이 가능하다. 에어포일 받음각에 따른 양력 계수는 실험값과 이론값이 전체적으로 비슷한 경향성을 갖으며, 실속 현상은 실험값이 이론값보다 더 큰 받음각에서 나타났다. 에어포일 받음각에 따른 항력 계수는 실험값과 이론값이 전체적으로 비슷한 경향성을 갖으며, 실험값은 이론값에 비해 항력 계수의 증가 비율이 완만하게 증가하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.239-245
• /
• 2010

본 논문에서는 방대한 크기의 지상 레이저 스캔 자료로부터 터널의 내공 단면을 효율적으로 추출하기 위하여, 헤시(hash) 기반 구조체를 이용한 터널 중심선 자동 추정 및 터널 내공 단면 구성 포인트 클라우드 추출 방식을 제안하였다. 즉, 헤시 기반 구조체에 입력한 레이저 스캔 자료로부터 일정한 방향의 단면들을 추출한 후 각 단면의 중심점을 연결하여 터널의 중심선을 추정하였으며, 추정된 중심선을 따라 일정 간격 및 두께로 터널 내공 단면 구성 포인트 클라우드를 추출하였다. 결과적으로 약 750만개의 포인트로 구성된 레이저 스캔 자료로부터 1 m 간격으로 0.1 m 두께의 단면 구성 포인트 클라우드를 추출하는데 3초미만의 시간이 소요되었으며 메모리는 124 MB가 소요되었다. 그러나 터널 중심선 추정 후 오류 포인트 제거, 시점 및 종점 추가 작업을 수동으로 수행해야 히는 한계도 드러내었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제12권3호
• /
• pp.361-397
• /
• 2017

The unloading effect from excavations can cause the deformation of adjacent tunnels, which may seriously influence the operation and safety of those tunnels. However, systematic studies of the deformation characteristics of tunnels located along side excavations are limited, and simplified methods to predict the influence of excavations on tunnels are also rare. In this study, the simulation capability of a finite element method (FEM) considering the small-strain characteristics of soil was verified using a case study. Then, a large number of FEM simulations examining the influence of excavations on adjacent tunnels were conducted. Based on the simulation results, the deformation characteristics of tunnels at different positions and under four deformation modes of the retaining structure were analyzed. The results indicate that the deformation mode of the retaining structure has a significant influence on the deformation of certain tunnels. When the deformation magnitudes of the retaining structures are the same, the influence degree of the excavation on the tunnel increased in this order: from cantilever type to convex type to composite type to kick-in type. In practical projects, the deformation mode of the retaining structure should be optimized according to the tunnel position, and kick-in deformation should be avoided. Furthermore, two methods to predict the influence of excavations on adjacent tunnels are proposed. Design charts, in terms of normalized tunnel deformation contours, can be used to quantitatively estimate the tunnel deformation. The design table of the excavation influence zones can be applied to determine which influence zone the tunnel is located in.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.31-43
• /
• 2001

본 연구에서는 안전진단에 관한 기본적 정보를 제공하고 유사한 변상의 발생을 최소화하기 위한 목적으로 터널의 변상사례들에 대한 조사와 분석을 수행하였다. 국내외 터널의 44개 변상사례에 대하여 4개 항목 즉, 내용수명, 변상유형 및 원인, 지질상태 등에 관한 빈도 수를 분석하였다. 이와 더불어 국내 터널분야의 전문가들로부터 안전진단 평가에 관련하여 총 28개 항목에 대한 설문조사를 수행하였다. 본 연구의 결과는 터널의 변상항목 중에는 균열에 의한 변상이 42~58% 정도로 가장 높은 비율을 나타났다. 변상 원인으로는 시공불량에 의한 영향이 높은 비율을 나타내고 있으므로 시공품질의 확보가 중요한 요인으로 사료된다. 설문조사 결과로부터 경직된 평가기준의 완화를 지적하였다. 그리고 각 항목별 중요도를 제시함으로써 인공지능기법 등을 안전진단분야에 적용하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.23-27
• /
• 2011

건설 기술 발전과 국토의 효율적인 활용으로 인하여 건설되고 있는 터널은 지하 공간과 같은 폐쇄 공간의 특성으로 화재 시발생하는 연기와 열은 인명 및 물적 피해에 영향을 주는 매우 큰 위험요소이다. 본 연구에서는 광케이블을 이용하여 온도 변화를 측정하는 화재 감지 시스템을 설치하여 감지기가 동작한 온도 변화 값 및 시간과 실 화재 실험과 동일한 조건으로 화재 시뮬레이션을 수행하여 온도센서의 온도 변화 값 및 시간을 비교, 분석하였다. 실험 결과 화재실험과 화재 시뮬레이션의 온도변화는 점화 후 1분 이내에 화재를 감지하여 신호를 경보하는 것으로 나타났으며, 화재 감지기와 시뮬레이션 온도 센서의 온도변화 특성은 터널 내부의 기류 속도와 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 또한 터널 화재는 연기의 방향에 의해 피난과 소방대 진입에 영향을 미치므로 화재 지점과 화재 방향을 파악할 수 있어야 한다.