• Geomechanics and Engineering
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• 제36권1호
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• pp.51-69
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• 2024

Currently, composite lining mountain tunnels in China are generally classified based on the [BQ] method for the surrounding rock grade. Increasingly, tunnel field construction is replicated indoors for scale down model tests. However, the development of analogous materials for model tests of composite lining tunnels with different surrounding rock grades is still unclear. In this study, typical Class III and V surrounding rock analogous materials and corresponding composite lining support materials were developed. The whole processes of excavation-support dynamics of the mountain tunnels were simulated. Data on the variation of deformations, contact pressures and strains on the surrounding rock were obtained. Finally, a comparative analysis between model tests and numerical simulations was performed to verify the rationality of analogous material development. The following useful conclusions were obtained by analyzing the data from the tests. The main analogous materials of Class III surrounding rock are barite powder, high-strength gypsum and quartz sand with fly ash, quartz sand, anhydrous ethanol and rosin for Class V surrounding rock. Analogous materials for rockbolts, steel arches are replaced by aluminum bar and iron bar respectively with both shotcrete and secondary lining corresponding to gypsum and water. In addition, load release rate of Class V surrounding rock should be less than Class III surrounding rock. The fenestration level had large influence on the load sharing ratio of the secondary lining, with a difference of more than 30%, while the influence of the support time was smaller. The Sharing ratios of secondary lining in Class III surrounding rock do not exceed 12%, while those of Class V surrounding rock exceed 40%. The overall difference between the results of model tests and numerical simulations is small, which verifies the feasibility of similar material development in this study.

• 터널과지하공간
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• 제6권2호
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• pp.122-130
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• 1996

Generally the NATM technique uses shotcrete, rock bolts, H-beam steel ribs, and concrete lining for the tunnel support in Korea. Among them, H-beam steel ribs are extremely heavy and difficult for workers to handle. Therefore, especially in Europe, lattice girders are being used instead of H-beam steel ribs for tunnel support. Lattice girders have basically the same function as H-beam steel ribs in tunnelling. The main advantages of using lattice girders compared to H-beam steel rib supports are as follows: 1) lattice girders have relatively a low weight enough to be easily lifted and installed by labors and 2) they create a more effective bond with the shotcrete. The purpose of this study is to evaluate the effectiveness and applicability of lattice girders compared to H-beam steel ribs used in construction tunnel sites and to show that lattice girders can be adequately applied in domestic tunnel construction sites as a new tunnel support system.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.373-378
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• 2003

The cement-based composites have relatively low tensile strength and toughness. The fiber addition is one of the most important ways of increasing the toughness of concrete. The steel fibers have been used conventionally in the shotcrete of tunnel lining. Recently, the structural synthetic fibers were developed and used frequently in some actual tunnel shotcreting in foreign countries. Now types of synthetic fibers have been developed in this study. The purpose of this study is to explore the strength and toughness characteristic of the concrete reinforced with synthetic fibers developed in this study. The result were compared with those of steel fiber reinforced concrete. It is seen that the performance of synthetic fiber reinforced concrete is good as much as that of steel fiber reinforced concrete, while the synthetic fibers have advantages in corrsion resistance and economy.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.1536-1539
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• 2009

In this paper, The Ready-mixed Shotcrete which Factory with automatic production system is made Materials using synthetic fiber is evaluated the field application. Result of whole test, synthetic fiber(PP, PVA) is indicated almost equal result of steel fiber by rebound rate, compressive strength and bending test. especially, PP fiber(40mm, 12kg) is showed that bending strength and toughness is better than steel fiber, also I reason in that field application of synthetic fiber(PP, PVA) is proved.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.365-375
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• 2006

일반적으로 터널2차라이닝의 구조해석에는 골조해석모델이 적용되고 있다. 본 모델은 경험적 방법에 의한 지반 이완하중을 고려하고 있으나 주관적이고 과대평가되는 경향이 있다. 2차라이닝에 작용하는 지반하중은 숏크리트 및 록볼트와 같은1차지보재의 지지력 상실에 기인한다. 그러므로 2차라이닝에 작용하는 지반하중 산정에는 1차지보재와 지반의 평형상태가 고려되어야 한다. 지반-라이닝 상호작용(Ground-Lining Interaction, GLI)모델은1차지보재의 지지력 상실에 의해 야기된 지반의 변형을2차라이닝이 지지하는 개념을 토대로 수립되었다. 따라서 GLI모델은 복잡한 지반조건과 1차 지보재의 설치조건을 합리적으로 반영한 지반하중을 고려할 수 있다. 2차라이닝에 작용하는 하중은 지반하중 외에 지하수압, 지진하중 등이 있다. 극한강도 설계법을 이용한 라이닝 구조보강을 위해서는 계수하중 및 다양한 하중조합이 고려되어야 한다. GLI모델은 계수하중을 고려하기 곤란하기 때문에 개별 하중에 대해 산정된2차라이닝 단면력에 하중계수를 곱하는 중첩의 원리를 적용하였다. 끝으로, 본 연구에서 제시된 GLI모델을 이용한 2차라이닝 설계방법을 저심도 지하철 터널에 적용하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.47-58
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• 2012

본 연구에서는 터널 내 통과차량에 의하여 발생하는 풍하중으로 인한 터널라이닝의 동적거동에 대하여 분석하였다. 차량으로 인한 풍하중은 목표지점을 지나가는 차량에 대하여 압력과 팽창을 나타내는 시간함수를 이용하여 모형화 하였으며, 파형강판으로 이루어진 터널라이닝은 3차원 쉘 요소를 사용하였다. 쉘 요소로 모델링된 3차원 터널라이닝의 동적해석은 많은 양의 메모리와 시간이 요구되지만 파형강판의 동적특성을 반영하는 한편 최대한 단순화된 모형을 제시하여 해석에 이용하였다. 터널라이닝의 변위를 분석하기 위해 다양한 차량 주행 조건 및 맞바람 풍속이 고려되었다. 차량과 풍속이 증가하면 응답 또한 증가하였으며, 최대변위는 차량이 120km/h로 교차주행 시 25mm로 나타났다. 연속주행 시 응답에 미치는 영향은 단독주행 응답보다 2.5% 이내로 크지 않게 나타났다. 따라서 숏크리트가 적용되지 않는 독립구조체 터널라이닝의 경우동적거동은 반드시 고려해야하는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.221-228
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• 2002

Thickness of concrete lining, voids at the back of lining or shotcrete are very important elements for inspecting the safety of tunnels. Therefore, the inspection of tunnel lining structure means to investigate the inner layer boundaries of the structure. For this purpose, seismic reflection survey is the most desirable method if it works in good conditions. However, the conventional seismic reflection method can not be properly used for investigating thin layers in the lining structure. In other words, to detect the inner boundaries, it is desirable for the wavelength of source to be less than the thickness of each layer and for the receiver to be capable of detecting high frequency(ultrasonic) signals. To this end, new appropriate source and receiver devices should be developed above all for the ultrasonic reflection survey. This paper deals primarily with the development of source and receiver devices which are essential parts of field measuring system. Interests are above all centered in both the radiation pattern, energy, frequency content of the source and the directional sensitivity of the receiver. With these newly devised ones, ultrasonic physical modeling has been performed on 3-D physical model composed of bakelite, water-proof and concrete, The measured seismograms showed a clear separation of wave arrivals reflected from each layer boundary. Furthermore, it is noteworthy that reflection events from the bottom of concrete below water-proof could be also observed. This result demonstrates the usefulness of the both devices that can be applied to benefit the ultrasonic reflection survey. Future research is being focus on dealing with at first an optimal configuration of source and receiver devices well coupled to tunnel wall, and further an efficient data control system of practical use.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.266-284
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• 2007

최근 국내 터널 분야에서는 현장타설 콘크리트 라이닝을 생략한, 이른바 무라이닝 터널을 적용하려는 시도가 수차례 있었으나 숏크리트가 영구 지보재로서의 성능을 확보하고 있는지에 대한 의구심으로 인해 시공으로는 이어지지 못하고 있다. 숏크리트는 시공 상 문제뿐만 아니라 강도기준이 유럽에 비해 현저히 낮고 내구성에서도 많은 문제를 내포하고 있는 것으로 파악되고 있다. 본 연구에서는 효율적인 배합개선을 통하여 압축강도 40 MPa, 휨강도 4.5 MPa 이상의 고강도 숏크리트를 개발하였으며 급결제 종류와 실리카퓸 첨가량을 주 변수로 하여 최대 2년까지의 성능변화 추이를 분석하였다. 또한 단기 내구성 평가를 위해서는 동결융해, 중성화, 염해에 따른 실험실 촉진 실험과 투수시험을 실시하였으며 장기 내구성 검증을 위해서는 실제 운영 중인 고속도로 터널 내에 시편을 적치하여 복합 환경에 대한 영향을 조사하였다. 분석결과 알칼리프리계만이 유일하게 고강도 목표기준을 만족하였으며, 또한 개발된 고성능 숏크리트가 내구성에 있어서도 매우 우수한 것을 확인하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제14권2호
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• pp.71-80
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• 1996

본 고에서는 터널 신공법으로 건설되고 있는 Iran 철도터널의 지진에 대한 안정성을 검토하기 위하여 수행한 일련의 과정 즉, 설계지진 가속도의 산출과정과 이를 FEM 해석에 도입한 과정을 소개하고 FEM 해석결과를 분석하여 지진이 터널에 미치는 영향을 고찰하였다. Iran 지역의 지진기록 및 경험식을 통하여 지진의 최대설계가속도로서 수평가속도 $a_h=0.34g$ 와 수직 가속도 $a_v=0.23g$을 산출하였고, 이를 지진의 영향에 가장 취약한 갱구부근 터널의 FEM 해석에 적용한 결과, 설계지진강도 이내에서 터널구조체의 변위와 응력은 증가하나 터널구조체에 손상은 주지 않는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.115-124
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• 2003

본 연구에서는 공사중 계측 결과와 유지관리 계측 결과를 토대로 다양한 분석방법을 통하여 터널의 변위와 응력 등을 분석하였으며, 지반조건이 비교적 연약한 풍화대를 통과하는 지하철 터널의 거동을 분석하여 터널 라이닝의 역학적 특성을 분석하였다. 공사중 계측결과 상부 및 하부 반단면 굴착 완료시의 계측결과를 단순화하여 터널 굴착시 천단침하가 지표침하와 내공변위보다 크다는 것을 확인하였으며, 천단침하와 천단숏크리트 라이닝응력이 역해석 시에 가장 많이 사용되는 계측항목임을 알 수 있었다. 그리고, 간극수압 분석결과를 통해 배수형 터널에 설계시 적용되고 있는 잔류수압의 타당성을 분석하였다.