Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.17
no.1
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pp.49-63
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2015
In this paper, the results of evaluation on the member forces in the virtual subsea tunnel lining segments and optimal thickness of the segment with changes in depth were presented. To evaluate member forces on the hypothetical subsea tunnelling cases were developed and the segmental lining member forces were calculated by performing structural analysis using the 2-Ring Beam model. Through a preliminary reinforcement design review of the cross-section using calculated member force, optimal reinforcement design was selected. Based on the results, the variations of member forces with construction conditions such as the cover depth and the hydraulic pressure are presented. In addition, optimum segment lining designs were developed for various tunnelling conditions.
Kim, Hong-moon;Kim, Hyun-su;Shim, Kyung-mi;Ahn, Sung-youll
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.19
no.2
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pp.179-194
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2017
The segment lining design for shield tunnel is generally carried out by using the beam-spring model and the induced member forces from the model are strongly influenced by the components of the model such as imposed load, coefficient of subgrade reaction, location of segment joint and its stiffness. The structural models and stiffness of its connection part found used in abroad design cases is usually obtained as it is for the domestic design of segment of shield tunnel. Those models and stiffness in existing design cases are conventionally applied to a new tunnel design without any suitability review for the project. In this study, the application method of base components of the model such as the coefficient of subgrade reaction and modelling method to the segment lining design was suggested by carrying out the comparative study of the base elements for the member forces estimation of segment lining of shield tunnel.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.17
no.3
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pp.363-382
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2015
This paper presents a numerical study on the effect of segment assembly characteristics on the TBM segmental lining member section forces. Analyses have been carried out through the two-ring beam finite element model by Midas civil 2012+. TBM segment lining member forces are determined by various joint characteristics. In this study, the segmental member forces were investigated with various joint number and orientation at fixed values of joint stiffness, ground spring parameters. The numerical results were used to identify trends of the member forces in the tunnel lining with the segment assembly characteristics.
We analyzed the behavior of the lining segments considering the middle slab and lateral pressure coefficients when planning the construction of a duplex tunnel for the underground network. Reviewed segment lining analysis for research, the analytical model was determined for duplex tunnel. Also reviewed the vertical load, and a load of middle slab is considered the static load and the live load by vehicles. Section force by middle slabs a load applied was mainly generated in the lower tunnel had the greatest effect on the bending moment. In addition, the bending moment acting direction changes appeared with a large variable, and the section force according to the load applied to the middle slab is relatively constant and the effect on the segment lining from the smallest section force of the lateral pressure coefficient of 1.00 was found to occur appears most significantly. As a result of this research to identify the behavior of the slab and the segment lining by the effect of the lateral pressure coefficient (K) of the duplex tunnel will be able to present a method of the duplex tunnel structure is reasonable and economical design.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.11
no.2
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pp.131-140
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2009
It has been repeatedly reported that a drainage system of a drained tunnel is deteriorated. And consequently the water pressure on the lining increases with time. However, little research on the watertight tunnel was found in the literatures. According to field measurements, leakage of the undrained tunnel has increased with time, which is completely opposite to the behavior of the drained tunnel. It is evident that the hydraulic deterioration of the tunnel lining changes the water pressure on the lining and the amount of leakage, thus the design coneept in terms of groundwater is not maintained tightly throughout the life time of the tunnel. The Segment lining is generally constructed as watertight. However, it is frequently reported that the leakage in the segment tunnel increases with time. It is also reported that the leakage is generally concentrated at the joints of the segments. In this study structural and hydraulic interaetion of the segment lining due to the hydraulic deterioration of the segments and the joints is investigated using the numerical modeling method. An electric utility tunnel below groundwater table is considered for the analyses. The effects of hydraulic deterioration of the segment lining are identified in terms of ground loading, water pressure and lining behavior. A remedial grouting measure for leakage is also numerically simulated, and its appropriateness is evaluated.
Kim, Moon-Kyum;Jang, Kyung-Gook;Won, Jong-Hwa;Kim, Tae-Min
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.624-629
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2008
When TBM excavates a tunnel, existing concrete lining segments are used as supporting structures for driving force. Axial stress on the lining segments are apt to be large in case of direct driving force. However, it drastically decline as it is farther and father from TBM and later, it tends to converge after a certain point. Such tendencies show similar results of finite element analysis. At the initial intervals, the values of finite element analysis are larger, while at the later intervals, the actual stress values are larger. It concludes that such tendencies are attributable to that the concrete lining segments have partially burst and cracked in the axial direction at the initial intervals. And differences of stresses at the later intervals are created by the changed plasticity of ground and the friction on the external sides of the lining segments.
In this paper, full-scale loading tests were performed on a rectangular segmental tunnel lining, which was assembled by steel composite segments, to investigate its load-bearing structural behavior and failure mechanism. The tests were also used to confirm the composite effect by adding concrete inside to satisfy the required performance under severe loading conditions. The design of the tested rectangular segmental lining and the loading scheme are also described to better understand the bearing capacity of this composite lining structure. It is found that the structural ultimate bearing capacity is governed by the bond capacity between steel plates and the tunnel segment. The failure of the strengthened lining is the consequence of local failure of the bond at waist joints. This led to a fast decrease of the overall stiffness and eventually a loss of the structural integrity.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.14
no.3
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pp.159-181
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2012
The segment lining which consists of segments and joints are main component of shield tunnel. There are a number of methods that are being used in design which compute the sectional forces of a ring of segment lining. The traditional design methods which do not consider the effect of joints have been commonly used for design procedure without a specific verification of structural analysis. This paper presents the result of a comparative study for analytical and numerical models of the shield tunnel segment lining. For the traditional methods, the elastic equation method and the Duddeck & Erdmann method were considered. The ring-beam and the continuum analysis model were also considered as the numerical model.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.9
no.1
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pp.1-18
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2007
This study is about an arrangement method of trapezoidal pre-cast segment lining that can be applied in shield tunnel construction. Trapezoidal segment lining is formed by assembling tapered pre-cast concrete segments taking advantage of the tapered shape of pre-cast segments upon delivery on site. By calculating tapering of the segments manufactured in single type and rotating the segments when putting them together, a variety of tunnel alignments can be arranged in the most efficient way. Once the design criteria and tunnel alignment (straight or curved) is analyzed, the sequence of assembling trapezoidal segments in compliance with tunnel alignment will be computed. On site an operator can utilize the softwareto automatically determine sequential arrangement of trapezoidal segments. When the actual arrangement of segmental lining is different from the computed output, the operator can input the actually measured values to coincide the computerized calculation with the real status of assembly. Then the adjustment will be the basis of subsequent arrangement of segments, thus the continuity of work can be guaranteed.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.25
no.6
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pp.423-446
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2023
Shield TBM tunnel linings are segmented into segments and rings. This study investigates the response characteristics of the stress and displacement of the segment lining under seismic waves through modeling that considers the interface behavior between segments by applying a shell interface element to the contact surface between segments and rings. And there is no management criteria for ovaling deformation of segment linings in Korea. So, this study the ovality criteria and meaning of segment lining. The results of study showed that the distribution patterns of stress and displacement under seismic waves were similar between continuous linings and segment linings. However, the maximum values of stress and displacement showed differences from segment linings. The stress distribution of the continuous lining modeled as a shell type has a stress distribution that has continuity in the 3D cylindrical shape, but the segment lining is concentrated outside the segment, and the largest stress occurs at the location where the contact surface between the segment and the ring is concentrated. This intermittent and localized stress distribution shows an increasing as the ovality of the lining increases at seismic waves. The ovality at which the increase in stress distribution begins to show irregularity and localization is about 150‰. Ovality of 150‰ is an unrealistic value that cannot represent actual lining deformation. Therefore, the ovality of the segment lining increase with depth, but it does not have a significant impact on the stability caused by seismic load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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