• Geomechanics and Engineering
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• 제35권4호
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• pp.411-424
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• 2023

Reasonable estimates of tunnel lining dislocations in the operation stage, especially under longitudinal differential settlement, are important for the design of waterproof gaskets. In this paper, a modified shell-joint model is proposed to calculate shield tunnel dislocations under longitudinal differential settlement, with the ability to consider the nonlinear shear stiffness of the joint. In the case of shell elements in the model, an elastoplastic damage constitutive model was adopted to describe the nonlinear stress-strain relationship of concrete. After verifying its applicability and correctness against a full-scale tunnel test and a joint shear test, the proposed model was used to analyze the dislocation behaviors of a shield tunnel in Shanghai Metro Line 2 under longitudinal differential settlement. Based on the results, when the tunnel structure is solely subjected to water-earth load, circumferential and longitudinal joint dislocations are all less than 0.1 mm. When the tunnel suffers longitudinal differential settlement and the curvature radius of the differential settlement is less than 300 m, although maximum longitudinal joint dislocation is still less than 0.1 mm, the maximum circumferential joint dislocation is approximately 10.3 mm, which leads to leakage and damage of the tunnel structure. However, with concavo-convex tenons applied to circumferential joints, the maximum dislocation value reduces to 4.5 mm.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.265-268
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• 2008

The safety of a tunnel under seismic motion is most often evaluated by ovalling deformation of tunnel. This paper research about tunnel's longitudinal deformation. Because of spatial variation of seismic ground motion, the longitudinal structures like tunnel are likely to experience relative displacements along longitudinal direction. The spatially variable ground motion can be estimated by coherency function obtained empirically, and can be considered from different arrival times of ground motion. As a result of estimating tunnel's relative displacements at maximum curvature of tunnel, the displacements and curvatures estimated by coherency function affect the tunnel's safety more than different arrival times. However, if tunnel's displacements by coherency function superpose on displacements by different arrival times, the relative displacements and curvatures of tunnel will be more severe. Therefore, to estimate accurately tunnel's deformation in longitudinal direction has to consider both coherency and wave passage effects.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.487-497
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• 2016

터널을 굴착하면 굴진면 주변지반은 응력이 해방되고, 해방된 응력이 주변지반으로 재분배 되어 터널주변지반의 응력상태와 터널지보공에 작용하는 하중이 변한다. 굴진면에 변위가 발생하면 굴진면 전방지반이 이완되고 굴진면에 작용하는 토압은 감소하며, 변위가 일정한 크기 이상 커지면 굴진면 전방지반이 파괴상태에 이른다. 이때에 터널의 종방향으로 하중전이가 발생하며, 토피고나 굴진면의 변위정도에 따라 그 경향이 다르다. 굴진면 파괴에 따른 터널 종방향 하중전이에 대해서는 연구된 사례가 있으나, 굴진면 변위와 종방향 하중전이를 결부시켜서 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토사터널에서 모형실험을 수행하여 굴진면이 과다변위로 인해 파괴됨에 따른 종방향 하중전이의 특성을 파악하였다. 즉, 정지토압 상태에서 시작하여 굴진면의 변위가 진행됨에 따른 터널 종방향 하중전이를 모형실험을 수행하여 측정하였다. 연구 결과, 종방향 하중전이는 굴진면 변위 초기에 대부분이 발생하고 굴진면 변위가 한계변위에 근접할수록 완만한 기울기로 한계치에 수렴하였다. 즉, 종방향 하중전이는 굴진면 전방지반이 아직 탄성상태일 때 급격히 증가하였고, 지반이 한계상태에 근접하면 완만하게 증가하는 경향을 나타내었다. 굴진면에서 변위에 의한 토압감소와 터널 종방향 하중전이는 같은 추세로 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 설비공학논문집
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• 제12권8호
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• pp.763-770
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• 2000

In tunnel ventilation, the Purpose of ventilation control is to keep the required pollution level with minimum consumption of energy But tunnel ventilation has large disturbances caused by discharge of pollutants, traffic forces especially strong for longitudinal ventilation. Hence in this paper, the tunnel ventilation control logic applying fuzzy control theories is proposed and the simulation program of tunnel ventilation control is developed. The characteristics of longitudinal ventilation with jet fans are estimated and the effect of the proposed tunnel ventilation control is verified by the simulation program.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.393-401
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• 2016

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 통하여 단층이 출현하기 직전의 굴진면에서 발생한 최대 수평변위의 변화 양상을 분석함으로써 단층의 자세와 굴진면 내 단층의 출현 위치를 예측하였다. 해석에는 총 28개의 단층 자세 모델이 이용되었다. 순경사를 가지는 단층은 터널 굴착이 진행됨에 따라 굴진면의 상부에서 처음 출현하고, 최대 수평변위가 굴진면 중앙부에서 상부로 이동하는 경향을 보인다. 역경사를 가지는 단층은 굴진면의 하부에서 처음 출현하고, 굴착에 따라 굴진면의 중앙부 또는 중앙 상부에서 하부로 최대 수평변위가 이동하는 경향을 보인다. 또한 최대 수평변위가 이동하는 방향은 순경사 모델의 경우 단층의 경사가 고각일수록 좌측 상부에서 측벽부를 향해 이동하며, 역경사 모델은 단층의 경사가 고각일수록 좌측 하부에서 측벽부를 향해 이동한다. 결과적으로 최대 수평변위는 굴진면 내 단층이 출현하는 위치를 따라 이동하는 경향을 보인다. 따라서 굴착에 따른 굴진면의 수평변위 변화 양상을 분석하여 굴진면 전방에 분포하는 단층의 자세와 굴진면 내 단층이 출현하는 위치에 대한 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.417-427
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• 2010

기존 터널 하부에 근접 교차하여 새로운 터널을 건설하는 경우에, 신설터널의 종방향 아칭이 기존 상부 터널의 간섭으로 인하여 영향을 받으나 이에 대한 연구는 많지 않다. 특히 기존터널의 상부에 존재하는 지상 구조물에 의한 영향을 연구한 경우는 찾아보기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 기존터널 하부에 근접 교차하여 새로운 터널을 굴착하는 경우에, 기존터널과 하부 터널 막장의 상대적 위치에 따른 아칭현상과 지상구조물에 의한 영향을 실내모형실험을 실시하여 규명하고자 하였다. 이를 위하여 기존 원형터널 하부에서 신설터널 막장 위치를 변화시키면서 지중응력과 변위를 측정하였다. 또한, 지상 구조물의 위치에 따른 영향을 측정하였다. 연구 결과 상부 터널의 간섭에 의하여 하부 터널 종방향 응력전이가 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 하부 터널 굴착에 따른 종방향 아칭에 의해 상 하부 터널 사이에서 지반의 토압이 변하는 것을 확인하였다. 또한, 지상구조물의 위치가 막장과 일치하였을 때 종방향 아칭으로 인한 간섭이 가장 크게 측정되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권4호
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• pp.363-372
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• 2022

One of the most frequent issues in tunnel excavation is the collapse of rock blocks and the dropping of rock fragments from the tunnel face. The tunnel face can be reinforced using a number of techniques. One of the most popular and affordable solutions is the use of face longitudinal dowels, which has benefits including high strength, flexibility, and ease of cutting. In order to examine the reinforced face, this work shows the longitudinal deformation profile and ground response curve for a tunnel face. This approach is based on assumptions made during the analysis phase of problem solving. By knowing the tunnel face response and dowel behavior, the interaction of two elements can be solved. The rock element equation derived from the rock bolt method is combined with the dowel differential equation to solve the reinforced ground response curve (GRC). With a straightforward and accurate analytical equation, the new differential equation produces the reinforced displacement of the tunnel face at each stage of excavation. With simple equations and a less involved computational process, this approach offers quick and accurate solutions. The FLAC3D simulation has been compared with the suggested analytical approach. A logical error is apparent from the discrepancies between the two solutions. Each component of the equation's effect has also been described.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.887-903
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• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권11호
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• pp.47-54
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• 2011

본 논문에서는 다양한 조건에 대한 터널의 종단변형특성을 분석하여 터널확대 시 종단변형곡선을 제안하였으며 이를 이용하여 최종적으로 프로텍터 보호범위에 대해 고찰해 보았다. 이를 위해 지반물성 및 확대조건별 수치해석을 실시하였으며 터널 확대 조건이 종단변형에 미치는 영향을 파악하여 터널확대 시 적합한 지반종단변형곡선식을 제안하였다. 또한 제안한 종단변형곡선식을 이용하면 2차로 터널을 4차로 확대 시 프로텍터 보호범위는 막장 후방 약 24m, 막장 전방 약 35m를 보호해야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.323-330
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• 2007

최근 선형분리 곤란, 환경훼손 최소화 및 용지보상 등의 이유로 2-Arch 터널의 채택이 점점 증가하고 있다. 이런 실정에도 불구하고 2-Arch 터널은 국내에서의 시공실적 및 설계사례의 부족으로 자료의 데이터화가 체계적이지 않고 2-Arch 터널의 역학적인 거동 메커니즘에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2-Arch 터널의 종방향 이격거리에 대한 연구를 통해 본선 선행터널과 중앙벽체의 거동 메커니즘을 분석하고 적정 이격거리를 제안하고자 한다. 2-Arch 터널의 이격거리 산정은 터널의 안정이 확보되는 조건에서 산정하는 것이 타당하며, 이격거리에 따라 보다 민감하게 작용하는 중앙 벽체의 거동에 영향을 최소화 할 수 있는 범위내에서 이격거리를 산정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 이격거리에 따른 중앙벽체의 민감도 분석결과 최대 변곡점이 생겨 급격한 응력변화가 발생하는 0.5D이내를 이격거리로 산정하는 것이 타당할 것으로 사료된다.