• Geomechanics and Engineering
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• 제21권1호
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• pp.53-62
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• 2020

Rheological processes in the rock mass for the stress-strain analysis are quite important when considering the construction of underground structures in soft rock masses, particularly in case of construction in several stages. In the analysis, it can be assumed that the reinforced concrete structure is slightly deformable in relation to the rock mass, and the rheological stress redistribution happens at the expense of the elements of rock mass. The basic elements of rheological models for certain types of rock mass and analysis of these models are presented in the first part of this paper. The second part is dedicated to the analysis of rheological processes in marl rock mass and the influence of these processes on the reinforced-concrete tunnel structure.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.121-139
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• 2023

도로, 지하철, 철도 등의 다양한 터널이 건설 및 운행 중에 있다. 터널구조물의 구조적 안정을 위해 다양한 형태의 라이닝이 이용되고 있으며 특히 TBM터널 공사에서는 콘크리트 세그먼트 라이닝이 주로 설치되고 있다. 본 논문에서는 터널 내 화재가 발생할 시 터널내 구조물인 콘크리트 세그먼트 라이닝에 미치는 영향 및 관련기준, 내화성 평가 및 내화방법에 대해서 문헌조사를 통해 조사하고 관련내용을 제시하였다. 이를 통해 실무자가 터널화재에 대한 콘크리트 세그먼트 라이닝의 안전을 확보하는데 정보를 제공하고자 하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제37권6호
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• pp.599-614
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• 2024

To evaluate the safety status of deteriorated segments in a submarine shield tunnel during its service life, a seepage model was established based on a cross-sea shield tunnel project. This model was used to study the migration patterns of erosive ions within the shield segments. Based on these laws, the degree of deterioration of the segments was determined. Using the derived analytical solution, the internal forces within the segments were calculated. Lastly, by applying the formula for calculating safety factors, the variation trends in the safety factors of segments with different degrees of deterioration were obtained. The findings demonstrate that corrosive seawater presents the evolution characteristics of continuous seepage from the outside to the inside of the tunnel. The nearby seepage field shows locally concentrated characteristics when there is leakage at the joint, which causes the seepage field's depth and scope to significantly increase. The chlorine ion content decreases gradually with the increase of the distance from the outer surface of the tunnel. The penetration of erosion ions in the segment is facilitated by the presence of water pressure. The ion content of the entire ring segment lining structure is related in the following order: vault < haunch < springing. The difference in the segment's rate of increase in chlorine ion content decreases as service time increases. Based on the analytical solution calculation, the segment's safety factor drops more when the joint leaks than when its intact, and the change rate between the two states exhibits a general downward trend. The safety factor shows a similar change rule at different water depths and continuously decreases at the same segment position as the water depth increases. The three phases of "sudden drop-rise-stability" are represented by a "spoon-shaped" change rule on the safety factor's change curve. The issue of the poor applicability of indicators in earlier studies is resolved by the analytical solution, which only requires determining the loss degree of the segment lining's effective bearing thickness to calculate the safety factor of any cross-section of the shield tunnel. The analytical solution's computation results, however, have some safety margins and are cautious. The process of establishing the evaluation model indicates that the secondary lining made of molded concrete can also have its safety status assessed using the analytical solution. It is very important for the safe operation of the tunnel and the safety of people's property and has a wide range of applications.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.477-480
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• 2008

터널의 경우 타구조물에 비해 화재빈도가 상대적으로 높지는 않으나, 밀폐된 공간이라는 특성상 5분이내 1000도 이상으로 급격한 온도상승이 발생할 수 있으므로, 화재발생시 대형인명피해 및 화재 후 막대한 보수/보강비용이 파생된다. 이에 본 연구에서는 선진외국의 터널화재 시나리오를 준용하여 화재강도(ISO, MHC, RWS)에 따른 콘크리트 PC패널라이닝의 내부 전열특성 규명하였으며, 열손상 범위를 도출하기 위해서 ITA 기준을 적용하여 평가하였다. 연구결과 ISO화재조건에서는 30mm, MHC에서는 50mm, RWS에서는 100mm의 화재손상범위가 도출되었으며, 폭렬깊이는 RWS에서 30mm가 발생하는 것으로 나타났다. PC패널이 지보재의 역할을 할 경우엔 최소100mm깊이의 콘크리트 화재손상범위에 대한 내화성능확보방안이 적용되어야 하며, 비 지보재일 경우 PC패널라이닝의 두께를 100mm이상 확보하여야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.77-84
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• 2007

유입량과 라이닝에 작용하는 간극수압은 터널 설계시 고려해야 할 중요한 요소 중 하나이다. 간극수압의 발생은 누수를 가속화시키며 라이닝 열화를 초래한다. 본 논문에서는 모형실험을 통하여 배수시스템 기능저하로 인한 간극수압의 발생과 그 영향을 조사하였다. 배수시스템 기능저하거동은 배수재의 투수계수제어법과 유량 조절법으로 모사화 하여 터널 라이닝의 잔류수압발생 메카니즘을 확인하였다. 또한, 유량제어법이 배수시스템 기능저하현상을 모사하기에 보다 더 효과적인 방법임을 알 수 있었다. 모형실험을 수치해석으로 재현한 결과, 배수시스템 기능저하로 인한 영향을 Coupled 수치 모델링을 통해 이론적으로 예측 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1142-1147
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• 2004

In this study, two damage detection techniques are applied to the railway tunnel liner based on the static deformation data. Models based on uniform reduction of stiffness and smeared crack concept are both employed, and the efficiency and relative advantage are compared with each other. Numerical analyses are performed on the idealized tunnel structure and the effect of white noise, common in most measurement data, is also investigated to better understand the suitability of the proposed models. As a result, model 1 based on uniform stiffness reduction method is shown to be relatively insensitive to the noise, while model 2 with the smeared crack concept is proven to be easily applied to the field situation since the effect of stiffness reduction is rather small. Finally, real deformation data of a rail tunnel in which health monitoring system is in operation are introduced to find the possible damage and it is shown that the prediction shows quite satisfactory result.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.93-113
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• 2019

최근 개착식 터널공법으로 널리 사용되고 있는 프리캐스트 라이닝 아치 구조물에 대하여 현장 계측과 수치해석 결과를 비교하여 3힌지 프리캐스트 아치 구조물의 거동을 분석하였다. 현장 계측결과, 천단부에서 가장 큰 연직변위가 측정되었으며 초기에는 상방향으로 변위가 발생하다가 뒤채움 흙이 천단부보다 높아지면서 하방향으로 변위가 발생하였다. 천단부는 최종적으로 원 위치로부터 상방향 19 mm에서 변위가 수렴하였다. 측벽부 최대 수평변위 지점에서의 수평변위는 아치상단까지 뒤채움시 터널 내측으로 발생하여 두 지점간의 수평거리가 줄어들다가, 상부 성토가 진행될수록 수평변위는 감소하여 원래 위치로 이동하였다. 프리캐스트 아치구조물에 대한 변위 분석결과, 지반-구조물의 상호작용을 잘 관찰할 수 있었으며 따라서 기존의 강성구조물과 비교하여 경제적인 설계가 가능할 것으로 기대된다. Duncan 모델을 사용한 유한요소 해석결과를 현장 변위 계측값과 변위 형상 등과 비교하면 유사한 결과를 나타내었다. 수치해석 결과에 의한 측벽부의 수평토압계수는 터널 좌측부는 0.4, 우측부는 0.7에서 수렴하여, 편토압이 발생하는 현장상황 및 현장 변위 계측 결과와도 일치하였다.

• 터널과지하공간
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• 제9권3호
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• pp.185-193
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• 1999

본 연구에서는 2개 터널의 교차부에 설치된 교량에 이동차량하중이 작용될 때 동적해석결과를 제시하였다. 이와 같은 터널내에 위치한 교량은 매우 회귀한 사례로서 구조물의 동적특성은 통상적인 것으로 가정할 수 없을 것이다. 본 연구에서 조사한 교량은 서울 남산1호터널과 남산2호터널의 교차부에 설치된 철근콘크리트교이다. 교차부는 강구조물로된 가시설구조물에 의해 지지되며 이는 2호터널내의 라이닝이 교체되는 기간 동안에 설치될 것이다. 동적해석은 범용유한요소해석 프로그램인 SAP2000을 이용하였다. 이때 구조물, 터널의 라이닝 그리고 주변 암반은 3차원입체요소에 의해 표현되었으며 터널에서 방사되는 탄성파에너지를 모의하기 위하여 외부경계에 점성감쇠장치를 설치하였다. 주행속도에 따른 몇 가지 차량형태를 해석에서 고려하였다. 차량하중을 포함한 유한요소모델은 계측된 속도와 계산된 최대질점속도를 비교하여 검증되었다. 해석으로부터 이 교량에 대한 충격계수는 0.21로 추정되었다. 그러므로 이와 같은 교량구조물의 설계시 충격계수는 설계시방서에서 정한 상한값을 사용할 경우 안전측일 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.3-13
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• 2001

본 연구에서는 재래식 철도터널의 라이닝재로 사용된 조적식 구조물의 해석기법에 대하여 논의하였다. 이를 위하여 기존의 조적식 구조물 모형화 과정과는 다르게 다층 조적조에 대한 해석기법을 제안하였으며 조적의 각종 비등방 물성을 도표화하여 현장에서 손쉽게 적용가능하도록 하였다. 조적조내 균열발생 경우를 고려하여 다층 조적조의 분산형 균열모형을 제안하였으며 균열전파 모형도 함께 고려하였다. 수치해석을 통하여 제안한 모형의 적정성을 검증하였으며 향후 연구방향에 대하여 간단히 언급하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.99-118
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• 2018

최근 토목구조물의 설계에 있어 한계상태설계법 적용이 세계적인 추세이나, 국내에서는 소수의 구조물에 국한되어 사용되고 있다. 주요 지중구조물인 터널에 대해서는 한계상태설계법의 도입이 근래에 시도되고 있으므로, 최신의 한계상태 설계법에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 연구는 최근 발간된 AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017)을 토대로 세그먼트 터널라이닝 설계 시 구조물 하중계수, 하중조합 등을 고찰하고 이외에 구조 검토 시 반영되어야 할 다양한 영향인자에 대해 분석하였다. 본 연구에서는 국내에 적용되고 있는 전력구, 지하철 터널 단면을 대상으로 한 세그먼트 라이닝의 구조해석을 통하여, 지반조건과 하중수정계수, 이음부 강성조건 등 다양한 영향인자들이 부재력에 미치는 영향을 분석 평가하였다.