This paper presents the results of a three-dimensional numerical investigation into the effect of new tunnel construction on structural performance of existing tunnel lining. A three-dimensional finite difference model, capable of modelling the tunnel construction process, was adopted to perform a parametric study on the spatial variation of new tunnel location with respect to the existing tunnel with emphasis on the plan crossing angle of the new tunnel with respect to the existing tunnel and the vertical elevation of the new tunnel with respect to the existing one. The results of the analyses were arranged so that the effect of new tunnel construction on the lining member forces and stresses of the existing tunnel can be identified. The results indicate that when a new tunnel underpasses an existing tunnel, the new tunnel construction imposes greater impact on the existing tunnel lining when the two tunnels cross at an acute angle. Also shown are that the critical plan crossing angle of the new tunnel that would impose greater impact on the existing tunnel depends on the relative vertical location of the new tunnel with respect to the existing one, and that the overpassing new tunnel construction scenario is more critical than the underpassing scenario in view of the existing tunnel lining stability. Practical implications of the findings are discussed.
The tunnel construction projects is demanded more efficient risk management measures and loss forecasts to prepare for risk losses from an increase in the trend of tunnel construction. This study aims to analyze the risk factors that caused the loss of material in actual tunnel construction and to develop a quantified predictive loss model, based on the past loss record of tunnel construction projects.
Wanchun Chen;Lixian Tang;Haijun Zhao;Qian Yin;Shuang Dong;Jie Liu;Zhaohan Zhu;Xiaodong Ni
Geomechanics and Engineering
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제34권2호
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pp.115-124
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2023
By conducting three-dimensional simulation with consideration of small-strain characteristics of soil stiffness, the effects of excavation geometry and tunnel cover to diameter ratio on deformation mechanisms of an existing tunnel located either at a side of basement or directly underneath the basement were systematically studied. Field measurements were used to verify the numerical model and model parameters. For basement excavated at a side of an existing tunnel, the maximum settlement and horizontal displacement of the tunnel are always observed at the tunnel springline closer to basement and tunnel crown, respectively, regardless of basement geometry. By increasing basement length and width by five times, the maximum movements of tunnel located at the side of basement and directly underneath the basement increase by 450% and 186%, respectively. Obviously, tunnel movements are more sensitive to basement length rather than basement width. For basement excavated at a side of an existing tunnel, tunnel movements at basement centerline become stable when basement length reaches 10 He (i.e., final excavation depth). Moreover, tunnel heaves due to overlying basement excavation become stable when the normalized basement length (L/He) is larger than 8.0. As tunnel cover to diameter ratio varies from 2.5 to 3.0, the maximum heave and tensile strain of tunnel due to overlying basement excavation decrease by up to 41.0% and 44.5%, respectively. If basement length is less than 8 He, the assumption of plane strain condition of basement-tunnel interaction grossly overestimates tunnel movements, and ignores tensile strain of tunnel along its longitudinal direction. Thus, three-dimensional numerical analyses are required to obtain a reasonable estimation of tunnel responses due to adjacent and overlying basement excavations in clay.
The environmental influence in tunnel construction is the drying of the ground water, the drop of the ground water level, and noise and vibration by tunnel excavation. The environmental influence can cause the change of natural ecosystem and the source of popular complaints. In case of popular complaints, the tunnel construction can be stopped or the construction period can be extended. Also, the financial loss may be reached to hundreds of billions won. The technology development to minimize the environmental influence in the tunnel construction is very important in order to control popular complaints and to preserve ecosystem. It should be required the investigation, the evaluation, and the assessment of environmental impact to reduce environmental influence in the tunnel construction. The objective of this research is to review the environmental impact assessment in Korea and to introduce the environmental protection technology which minimizes the environmental influence generated in the tunnel construction.
The tunnel excavations are used for construction of common utility tunnel, electric tunnel, communication line tunnel, water supply and public sewerage pile line in urban area. The trench cut methods were mainly used in the past, but now, tunneling method is more being used. The tunnel excavation method like as NATM, Messer-Shield, Semi-Shield Methods are being applied to small section tunnel in Korea. The actual construction results of seme-shield method are increasing due to simplified construction process and reduced noise and vibration. And also this method is being used frequently in waterway tunnel and construction of prevention flooding recently. The seme-shield method design guideline is absence except for electric line tunnel construction in Korea, because of the semi-shield method was developed in Europe and Japan. In the prescriptive design, engineer's subjects are tending to intervene, because of absence of standard and specification for details. Therefore, Design and Construction Problems of Semi-Shield Method were described and construction trouble was introduced for exam. These problem and construction troubles have to be examined thoroughly in advance.
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.
A method of tunnel analysis for a new type of tunnel construction method (ACLCM, Automatic Concrete Lining Construction Method) is presented here. ACLCM is an unique tunnel construction method which provides concrete lining at the end of shield machine by extruding concrete into the space between the excavated ground surface and the inner form (Automatic Concrete Lining Machine). Since behaviors of tunnel and the surrounding soils are greatly influenced by the construction method, existing tunnel design methods may not be applicable to the design of ACLCM tunnel. In this study, a method of ACLCM tunnel analysis is suggested to provide the prediction of behavior of ACLCM tunnel and surrounding soils as well as to check up the safety during the construction and after the completion of ACLCM tunnel
Xiaohan Zhou;Xinrong Liu;Yu Xiao;Ninghui Liang;Yangyang Yang;Yafeng Han;Zhongping Yang
Geomechanics and Engineering
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제35권4호
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pp.395-409
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2023
Long-span suspension bridges have tunnel anchor systems to maintain stable cables. More investigations are required to determine how closely tunnel excavation beneath the tunnel anchor impacts the stability of the tunnel anchor. In order to investigate the impact of the adjacent tunnel's excavation on the stability of the tunnel anchor, a large-span suspension bridge tunnel anchor is utilised as an example in a three-dimensional numerical simulation approach. In order to explore the deformation control mechanism, orthogonal tests are employed to pinpoint the major impacting elements. The construction of an advanced pipe shed, strengthening the primary support. Moreover, according to the findings the grouting reinforcement of the surrounding rock, have a significant control effect on the settlement of the tunnel vault and plug body. However, reducing the lag distance of the secondary lining does not have such big influence. The greatest way to control tunnel vault settling is to use the grout reinforcement, which increases the bearing capacity and strength of the surrounding rock. This greatly minimizes the size of the tunnel excavation disturbance area. Advanced pipe shed can not only increase the surrounding rock's bearing capacity at the pipe shed, but can also prevent the tunnel vault from connecting with the disturbance area at the bottom of the anchorage tunnel, reduce the range of shear failure area outside the anchorage tunnel, and have the best impact on the plug body's settlement control.
본 연구에서는 터널 굴착으로 인한 지하수 영향 등 지반 환경 문제 해결을 위한 합리적인 평가 방법을 정립하고 이를 국민적 초미의 관심사 중 하나인 호남고속철도 계룡산 터널 구간에 적용하므로써, 계룡산 구간을 통과하는 터널 구간에 대한 환경문제(지하수/토양)를 사전에 연구하여 최적의 대안을 도출코자 한다. 지하수 유동모델링 결과 터널 굴착에 따른 지하수의 유출 및 지하수위 강하가 발생하며 터널굴착 완료 후에 지하수위가 회복되는 양상을 보인다. 따라서 구간에 분포하는 연약구간에 대해서는 특수 그라우팅이 필요할 것으로 사료된다.
계획된 터널 갱구부에서 일부 구간(28m)이 용도폐기된 터널과 교차하여 안전한 시공을 위한 대책방안이 요구되었다. 폐터널은 계획터널과 계획고가 거의 같은 상태에서 경사교차하여 계획터널의 시공 중 안정성과 영구 안정성에 큰 위해 요소가 되었다. 본 터널 벽면을 관통하여 지반에 위치한 폐터널의 일정 구간을 버력과 시멘트 밀크 그라우팅으로 밀실하게 채워 안정성을 확보하였다. 되메움 후 폐터널 교차 구간 시공 시 그라우팅 core를 획득하여 물성시험을 통해 시공품질을 확인하였고, 시공 중 계측을 통해 안정성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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