• Geomechanics and Engineering
• /
• 제36권6호
• /
• pp.563-573
• /
• 2024

In this study, various countermeasures used to mitigate tunnel deformations due to nearby multi-propped basement excavation in soft clay are explored by three-dimensional numerical analyses. Field measurements are used to calibrate the numerical model and model parameters. Since concrete slabs can constrain soil and retaining wall movements, tunnel movements reach the maximum value when soils are excavated to the formation level of basement. Deformation shapes of an existing tunnel due to adjacent basement excavation are greatly affected by relative position between tunnel and basement. When the tunnel is located above or far below the formation level of basement, it elongates downward-toward or upward-toward the basement, respectively. It is found that tunnel movements concentrate in a triangular zone with a width of 2 H_e (i.e., final excavation depth) and a depth of 1 D (i.e., tunnel diameter) above or 1 D below the formation level of basement. By increasing retaining wall thickness from 0.4 m to 0.9 m, tunnel movements decrease by up to 56.7%. Moreover, tunnel movements are reduced by up to 80.7% and 61.3%, respectively, when the entire depth and width of soil within basement are reinforced. Installation of isolation wall can greatly reduce tunnel movements due to adjacent basement excavation, especially for tunnel with a shallow burial depth. The effectiveness of isolation wall to reduce tunnel movement is negligible unless the wall reaches the level of tunnel invert.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제23권5호
• /
• pp.441-454
• /
• 2020

The tunnel collapse, large deformation of surrounding rock, water and mud inrush are the major geological disasters in soft rock tunnel construction. Among them, tunnel collapse has the most serious impact on tunnel construction. Current research backed theories have certain limitations in identifying the collapse risk of soft rock tunnels. Examining the Zhengwan high-speed railway tunnel, eight soft rock tunnel collapse influencing factors were selected, and the combination of indicator weights based on the analytic hierarchy process and entropy weighting methods was obtained. The results show that the groundwater condition and the integrity of the rock mass are the main influencing factors leading to a soft rock tunnel collapse. A comprehensive fuzzy evaluation model for the collapse risk of soft rock tunnels is being proposed, and the real-time collapse risk assessment of the Zhengwan tunnel is being carried out. The results obtained via the fuzzy evaluation model agree well with the actual situation. A tunnel section evaluated to have an extremely high collapse risk and experienced a local collapse during excavation, verifying the feasibility of the collapse risk evaluation model. The collapse risk evaluation model proposed in this paper has been demonstrated to be a promising and innovative method for the evaluation of the collapse risk of soft rock tunnels, leading to safer construction.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.1045-1058
• /
• 2017

본 연구는 도로하부를 통과하는 저토피 터널의 거동특성에 관한 논문이다. 저토피 터널 굴착중에 발생하는 지반변형 특성을 파악하기 위해 시공 중인 도로하부의 저토피 터널 통과구간에 수평 지중 침하계를 설치하였으며, 계측 및 분석을 실시하였다. 또한 현장 계측 값의 비교를 위해 MIDAS NX를 이용하여 지반 조건 및 시공단계가 적용된 3차원 수치해석을 실시하였다. 현장 계측 결과, 터널굴착 시점부에서 선행 침하가 발생되었으며, 지반조건이 불량한 저토피 굴착 시점부에서 큰 침하량이 발생되었다. 수치해석 결과, 지반조건이 불량한 저토피 시점부에서 가장 큰 선행 침하량이 발생 되었다. 수치해석결과 및 현장 계측 값 비교 결과 지반조건이 불량한 저토피 시점부에서 침하량이 크게 발생 되었다. 따라서, 지반조건이 불량하고 충분한 토피고가 확보되지 못하여 터널 주변지반의 아칭 효과를 기대할 수 없는 저토피 구간에서는 강성보강대책의 적용 및 지반이완이 최소화되도록 철저한 주의를 기울여야 한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.476-479
• /
• 2007

The selection of the support system is an important design parameter in design and construction of the tunnel using the new Australian tunnel method. It is a common practice to select the support based on the rock mass grade, in which the rock mass is classified into five rock groups. The method is applicable if the characteristics of the rock mass are uniform in the vertical direction. However, such case is seldom encountered in practice and not applicable when the properties vary along the vertical direction. This study performs comprehensive three dimensional finite difference analyses to investigate the ground deformation pattern for cases in which the rock mass properties change in the vertical direction of the tunnel axis. The numerically calculated displacements at the tunnel crown show that the displacement is highly dependent on the stiffness contrast of the rock masses. The results strongly indicate the need to select the support type $0.5{\sim}1.0D$(vertical direction) on the rock mass boundary. The paper proposes a new guideline for selecting the support type based the results of the analyses.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제2권3호
• /
• pp.71-81
• /
• 2000

NATM 터널을 시공함에 있어서 정확한 지반조사 결과에 의한 설계가 요구되나, 현실적으로 완벽하게 지반조건을 파악하지 못하고 설계가 진행되는 경우가 많다. 특히 연약지반 또는 지하수의 유입이 급격히 진행되는 등의 열악한 지반과 조우하였을 때에는 현황을 최적으로 반영할 수 있는 계측결과에 기준한 적절한 보강공사 등의 터널의 안정성 확보가 요구된다. 본 보고서에서는 토사 터널 구간의 시공에 있어서, 발생한 변위량을 재현할 수 있도록 터널 계측결과를 이용한 역해석 (back analysis)을 통해 지반의 공학적 제상수를 재평가 한 후, 유한차분법을 이용한 수치해석을 이용하여 최적의 터널 안정성을 검토하였다. 또한 수치해석 결과 및 시공 현황 등을 고려하여 터널 측벽 및 하반부에 강관 일단식 그라우팅과 상반 굴착 후에 가인버트 공법 등을 적용하여 터널의 역학적 안정성을 확보한 토사구간의 굴착을 완료하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1149-1156
• /
• 2011

A rockbolt is one of the most important reinforcement of on-site soil, as with the shotcrete and steel rib. The rockbolt by setting within the tunnel can prevent the deformation of the ground profile; furthermore it improves the structural behavior of soil and rock. In general, the rockbolt is mainly used with reinforced steel. However, steel pipe or the materials with the same strength can be used depending on the soil conditions, ground water outflow condition, and the surrounding of applying location. In Korea, most tunnel construction sites have used cement mortar or resin for steel reinforcement on the rock. Due to the ground water outflow in the construction site, the usability of steel reinforcement is poor and it requires curing time especially after installation. To improve exist above problems, this study introduces the development of a swelled steel pipe rockbolt, as well as presents the field testing and performance results.

• 지질공학
• /
• 제20권1호
• /
• pp.47-60
• /
• 2010

이 연구는 터널설계의 안정성을 예측하기 위한 터널거동분석에 초점을 맞춘 것이다. 3차원 수치해석, 현장계측 후 최대 변형 및 사쿠라이에 의해 제안된 터널변형에 관한 경험적 안정성 평가방법들을 결합한 평가기법을 사용하였다. 사쿠라이가 사용한 계측자료들은 새로운 해석기법을 도입하여 재해석되었다. 터널안정해석을 위한 사쿠라이의 경험적 추세선은 이론적 추세선으로 새로이 도입되었으며, 이는 안정, 불안정 및 파괴영역으로 구분되었다. 터널 현장자료의 새 해석기법을 평가하기 위한 현장의 적용 예로, 김포의 지하철 9호선으로 연결되는 인천공항의 지하철터널을 이용하였다. 그 결과 터널보강 후 인천공항 지하철의 상부 및 하부터널 모두 충분한 안정성을 보였다. 마이크로 실리카 그라우팅과 엄브레라방법에 의한 지반보강 후 겉보기 영계수가 상당히 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그러므로, 제안된 새 해석기법을 이용하면, 터널변형과 지반조건에 따른 최적의 보강기법 선정에 활용할 수 있다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
• /
• pp.147-154
• /
• 2000

고속철도터널 시공전에 폐광된 광산의 채굴공동의 변형거동이 철도터널의 안정성에 미치는 영향을 조사하고자 이지역에서 지질조사, 암반의 공학적 평가 및 평가요소에 대한 다중회귀분석, 수치해석 입력자료의 취득을 위한 많은 조사를 수행하였다. 암반의 공학적 분류결과 절리면에 대한 상태가 RMR 값을 결정하는데 가장 중요한 변수로 나타났고, Q값을 결정하는데는 절리군의 수가 가장 중요한 변수인 것으로 분석되었다. FLAC에 의한 해석 결과 고속철도구간 서측 하부 50 m지점에 위치한 채굴적의 변형거동은 암반의 역학적 특성에 따라 변형양상은 다를 수 있으나 고속철도터널에 침하성 변위를 유발시킬 가능성이 있을 것으로 판단되었다. 그러나 채굴적을 광체와 같은 역학적 특성을 갖는 재료로 충전 시켰을 때 침하성 변위는 나타나지 않는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.31-38
• /
• 2009

국내에서 터널 설계시 암반의 물리적, 역학적 특성에 따라서 $5{\sim}6$개의 암반등급으로 분류한 후 터널의 용도 및 특성을 고려하여 지보시스템을 결정하게 된다. 그러나 이와 같은 방법은 암반의 특성이 균일하다는 가정을 하고 있으며 암반특성이 종 방향으로 변화될 경우 이에 대한 지보시스템의 친정이 달라져야 한다. 본 연구는 3차원 수치해석 프로그램(FLAC3D)을 이용하여 NATM 터널시공시 암반특성의 종방향 변화가 암반분류 및 지보시스템 결정에 미치는 영향을 파악하고자 총 14Case를 현장의 시공순서를 고려한 해석을 수행하였다. 암반특성의 종방향 변화시 전 후방 암반의 강성차이가 작은 경우에는 암반경계를 기준으로 0.5D내외, 강성차이가 큰 경우에는 1.0D 내외의 범위에서 유리한 암반등급의 거동과는 다르므로 암반특성에 따라서 암반경계층을 기준으로 $0.5D{\sim}1.0D$구간을 안전측(보수적)으로 평가하여 설계에 반영하거나, 지보패턴을 하향조정하는 것이 시공성, 작업효율성, 공사기간 등의 측면에서 효과적일 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제16권6호
• /
• pp.619-626
• /
• 2018

A simple prediction procedure was investigated for calculating the stresses and displacements of a circular opening. Unlike existed approaches, the proposed approach starts each step with a radius increment. The stress for each annulus could be obtained analytically, while strain increments for each step can be determinate numerically from the compatility equation by finite difference approximation, flow rule and Hooke's law. In the successive manner, the distributions of stresses and displacements could be found. It should be noted that the finial radial stress and displacement were equal to the internal supporting pressure and deformation at the tunnel wall, respectively. By assuming different plastic radii, GRC and the evolution curve of plastic radii and internal supporting pressures could be obtained conveniently. Then the real plastic radius can be calculated by using linear interpolation in the evolution curve. Some numerical and engineering examples were performed to demonstrate the accuracy and validity for the proposed procedure. The comparisons results show that the proposed procedure was faster than that in Lee and Pietrucszczak (2008). The influence of annulus number and dilation on the accuracy of solutions was also investigated. Results show that the larger the annulus number was, the more accurate the solutions were. Solutions in Park et al. (2008) were significantly influenced by dilation.