This paper presents a ground surface settlement prediction method for shield tunneling in cohesive soils. In order to develop the method, a parametric study on shield tunneling was performed by using a threetimensional elasto-plastic finite element analysis, which can simulate the construction procedure. By using the results of the finite element analysis, the ground movement mechanism was investigated and a base which relates the ground surface settlement and iuluencing factors was formed. The data base was then used to formulate semi -empirical equations for both surface settlement ratio above tunnel face and imflection point by means of a regression analysis. Furthermore, a prediction method for transverse and longitudinal surface settlement profiles was suggested by using the leveloped equations in conjunction with the normal probability curve. Effectiveness of the developed method was illustrated by comparing settlement profiles obtained by using the developed method with the results of finite element analysis and measured data. Based on the comparison, it was concluded that the developed method can be effectively rosed for practical applications at least within the conditions investigated.
Cablebolts used to be employed as auxiliary supports where long or high capacity bolts are needed, but become competitive by the improvements in supportability and easiness in handling. Based on the test results obtained from various researches, the performance of the cablebolts was analyzed numerically while varying lengths and fixing conditions. The supporting effecte is assessed by monitoring displacements and stress taken place in shotcrete. When cablebolts are grouted without being tensioned, supporting effect was not as good as that of rockbolts. But, their supportability was good enough to substitute rockbolts if tensioned properly. Post grouting right after tensioning of the cablebolts shows reduction in supportability, but long term stability could be achieved without losing supportability if grouted when the bolt is far enough from the face. Further study is necessary including laboratory and in-situ tests under various conditions to use cablebolts as main support in tunnels.
The working environment is deteriorated due to a rise in temperature of a coal mine caused by increase of its depth and carriage tunnels. To improve the environment, the temperature distribution resulted by using the fan type ventilation system aiming for the temperature drop is calculated by using a fluid dynamic analysis program. The analysis shows that A coal mine needs 6,152 m3 min-1 for in-flow ventilation rate but the total input air flowrate is 4,710 m3 min-1, 1,442 m3 min-1 of in-flow ventilation rate shortage and the temperature between the carriage tunnel openings and the workings with exhausting ventilation system type is 2~3 ℃ less than that with blowing ventilation system type. The exhausting ventilation system type would be more effective than blowing ventilation system when the distance between the carriage tunnel openings and the workings is relatively far.
Kim, Seung-Jun;Kim, Jung-Gyu;Ko, Young-Hun;Jung, Seung-Won;Baluch, Khaqan;Jin, Guochen;Yang, Hyung-Sik
Explosives and Blasting
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v.36
no.3
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pp.29-38
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2018
With the recent industrial developments and economic development nationally, there has been a rapidly increasing demand for the use of underground space as locations for establishing social infrastructure and various convenience facilities. In this study, a mist-control system was developed to reduce the generation of dust in underground blasting. To enhance the dust-reduction effect, a guiding device was developed which is capable of adjusting the direction of the spray toward's the blasting face of mine or tunnel. A numerical analysis was performed by using the AUTODYN software, and results were compared with those published in basic experiments. To verify the mist-diffusion effect according to the position of explosives in a water bag, numerical analyses were conducted for the following cases: Explosives were set in the middle, and in the bottom of the water bag. The optimum condition was external detonation and center charge. The mist particle size from the result was suitable for the reduction of dust after blasting in underground mine and tunnel.
Computation solutions for the flow around a cube, which were generated as part of the Computational Wind Engineering 2000 Conference Competition, are compared with full-scale measurements. The three solutions shown all use the RANS approach to predict mean flow fields. The major differences appear to be related to the use of the standard $k-{\varepsilon}$, the MMK $k-{\varepsilon}$ and the RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence models. The inlet conditions chosen by the three modellers illustrate one of the dilemmas faced in computational wind engineering. While all modeller matched the inlet velocity profile to the full-scale profile, only one of the modellers chose to match the full-scale turbulence data. This approach led to a boundary layer that was not in equilibrium. The approach taken by the other modeller was to specify lower inlet turbulent kinetic energy level, which are more consistent with the turbulence models chosen and lead to a homogeneous boundary layer. For the $0^{\circ}$ case, wind normal to one face of the cube, it is shown that the RNG solution is closest to the full-scale data. This result appears to be associated with the RNG solution showing the correct flow separation and reattachment on the roof. The other solutions show either excessive separation (MMK) or no separation at all (K-E). For the $45^{\circ}$ case the three solutions are fairly similar. None of them correctly predicting the high suctions along the windward edges of the roof. In general the velocity components are more accurately predicted than the pressures. However in all cases the turbulence levels are poorly matched, with all of the solutions failing to match the high turbulence levels measured around the edges of separated flows. Although all of the computational solutions have deficiencies, the variability of results is shown to be similar to that which has been obtained with a similar comparative wind tunnel study. This suggests that the computational solutions are only slightly less reliable than the wind tunnel.
Nowadays , the grouted-reinforcing method, which is called FRP(Fiberglass-reinforced-plastic) pipe .reinforcing method, has been introduced in the community of pound reinforcements. The resistance to corrosion and chemical attack high strength to weight ratio, and ease of handling make these pipes a better alternative to steels in tunnel. However, to fully utilize FRP pipes as grouted reinforcing members at the face and the crown in tunnel, their mechanical properties and behaviors and the grout-reinforced underground have to be verified. Laboratory shear tests were conducted to evaluate the mechanical properties for FRP pipes, the grout-reinforced members and the grout-reinforced body of FRP pipes. According to the test results, it was observed that FRP pipes play a dominant role in shearing behavior of the grout-reinforced members and that their shearing resistance exerts after the shearing displacement increases to some extent.
In this study, a charging density has been differently applied to all holes to improve an excavated length per round on excavating a tunnel in quartzite mine and to prevent a dead pressure phenomena and sintering phenomena. A composition initiating system using simultaneously a direct initiating system and a indirect initiating system with 2 detonators in one hole has been introduced to cut holes. As a bottom part which is difficult to make a free face are charged with a higher charging density and a column part are charged with a lower charging density, the composition charging and initiating system which the power of explosives works effectively in the rock mass is developed. As the results, a dead pressure phenomena and a sintering phenomena being often produced in a hard rock or in a long hole could be prevented. Besides, the workability was improved by about 15% and the specific charge was reduced to about 20%, as an excavated length vs. a drilled length per round could be increased over 95%.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.21
no.4
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pp.561-571
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2019
Drilling and charging of the blast holes during NATM tunneling works take more than 30% of construction time among the whole tunneling work process. Prediction of ground condition ahead of tunnel face has been studied by several researchers by correlating percussion pressure and drilling speed during tunneling work with the ground condition and/or RMR values. However, most of the previous researches were conducted in the granite rock condition which is the most representative igneous rock in the Korean peninsula. In this study, drilling speeds in igneous rocks were analyzed and compared with those in sedimentary rocks (most dominantly composed of conglomerates, sandstones, and shales) under the similar RMR ranges; it was identified that the drilling speed is pretty much affected by rock types even in a similar RMR range. Under the similar RMR values, the drilling speed was faster in sedimentary rocks compared with that in igneous rock. Moreover, while the drilling speed was not much affected by change of the RMR values in igneous rocks, it became faster in sedimentary rocks as the RMR values got lower.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.12
no.2
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pp.157-164
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2010
Recently, the number of shallow tunnel construction increases to improve the structural safety and environment-friendliness. In semi-cut-and-cover Method, ground is excavated to the crown arch level and arch slab is set to backfill before the excavation of lower face. In this study, laboratory model tests was performed to clarify the behavior of the arch slab constructed perpendicular to the slope. Results show that Arch slab is affected by perpendicular to the slope and bedrocks. Negative moment at the upper part of the arch slab at hillside and positive moment at the upper part at the other side are generated as perpendicular to the slope increases. Reaction load at the hillside support was larger than that at the other side.
In order to investigate effects of grid resolution on large-eddy simulation of flow over a heavy vehicle, large-eddy simulations over the vehicle with coarse grid and fine grid are conducted. In addition, comparison of drag coefficients with the experimental data obtained by a wind tunnel experiment is conducted. Both of the drag coefficients of coarse grid and fine grid large-eddy simulation show good agreement with the experimental data. Flow fields obtained by the coarse and the fine grid large-eddy simulation are compared in the vehicle frontal-face region, the vehicle rear wheel region, and the vehicle base region. Coarse grid large-eddy simulation shows good agreement with the fine grid large-eddy simulation in the vehicle front face region and the vehicle rear wheel region, since the flow over the present vehicle is dominated by flow separation which is geometrically pre-determined, not by the skin friction which is known to be sensitive to grid resolution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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