• 제목/요약/키워드: tunnel stability analysis

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NATM 터널굴착시 응력-간극수압 연계 3차원 유한요소모델링을 통한 기존 지하철터널의 구조적 안정성 해석연구 (Structural Stability Analysis Study for Existing Subway Tunnels Using a 3D Stress-Pore Pressure Coupled Finite Element Modelling of NATM Tunneling)

  • 공병승
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제13권6호통권58호
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    • pp.192-203
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    • 2009
  • 본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상 정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

터널의 필러부 폭에 따른 터널거동 (Tunnel Behavior According to the Pillar Width)

  • 김영수;권태순;정일한;김광일
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제10권7호
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    • pp.15-23
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    • 2009
  • 대상 연구지역은 화강암 지역으로서 단층파쇄대가 지나는 대단면 3련 터널이며 변단면 구간으로 1 : 4.5의 하향경사 및 상부 비탈면 형성에 따른 터널단면, 필러폭 그리고 터널 토피고가 연속적으로 변화하는 구간이다. 즉 터널직경이 점차 변하는 구간으로 필러폭이 직경에 따라 0.5D에서 1.0D로 변하므로 필러폭에 대한 각 단면에 대한 안정성 평가를 할 수 있는 구간이다. 3련 터널의 필러부 안정성을 계측치를 바탕으로 평가하였으며 이를 수치해석과 비교해 보았다.

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붐 형상 변화에 따른 컨테이너 크레인 구조 안정성의 실험적 해석 (An Experimental Analysis of the Structural Stability Analysis of a Container Crane according to the change of the Boom Shape)

  • 이성욱;한동섭;심재준;한근조;김태형
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.371-372
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    • 2006
  • This study was carried out to analyze the effect of wind load on the structural stability of a container crane according to the change of the boom shape using wind tunnel test and provide a container crane designer with data which can be used in a wind resistance design of a container crane assuming that a wind load 75m/s wind velocity is applied in a container crane. Data acquisition conditions for this experiment were established in accordance with the similarity. The scale of a container crane dimension, wind velocity and time were chosen as 1/200, 1/13.3 and 1/15. And this experiment was implemented in an Eiffel type atmospheric boundary layer wind tunnel with $11.52m^2$ cross-section area. Each directional drag and overturning moment coefficients of a container crane according to the change of the boom shape were investigated.

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대전역사 하부통과 3-arch 터널의 설계사례 연구 (I) (A design case study of the very wide 3-arch tunnel under Daejeon railroad station building (I))

  • 장석부;문상조;권승;허도학;배규진
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제4권3호
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    • pp.247-260
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    • 2002
  • 본 논문은 대전역사 하부를 대단면 3-arch 터널로 횡단하기 위한 설계사례를 소개하였다. 본 구간의 당초 계획은 파이프루프에 의한 언더피닝 공법이었으나, 시공상의 어려움과 안전상의 문제로 터널공법으로 변경되었다. 터널폭은 약 28m로 현재까지 국내에서 건설된 터널중 최대폭이고 높이는 10m 이다. 지반조건으로 토피는 터널폭보다 작은 23m 에 불과하며 터널 주변지반은 풍화암이다. 또한, 지상의 대전역사와 경부선 선로의 허용침하기준이 매우 엄격하였다. 따라서, 터널안정성 확보와 더불어 지반침하를 최대한 억제하기 위하여 다양한 대책을 적용하였으며, 이를 검토하기 위하여 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다.

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심부 원형터널에 시공된 콘크리트 라이닝의 새로운 탄소성해석법 (A New Method for Elasto-Plastic Analysis of Concrete Lining Installed in a Deep Circular Tunnel)

  • 이연규;박경순;송원경;박철환;최병희
    • 터널과지하공간
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    • 제19권4호
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    • pp.355-365
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    • 2009
  • 정수압 지압조건의 심부 암반에 굴착되는 원형터널의 지보재로 설치되는 콘크리트 라이닝의 유한차분 탄소성해석법을 제안하였다. 암반과 라이닝의 항복은 Mohr-Coulomb 조건식을 따르는 것으로 가정하였다. 일반적으로 콘크리트 라이닝의 설치 전 선행내공변위가 발생된다는 점을 고려하기 위하여 라이닝 바깥 경계면에 작용하는 지압의 크기를 계산하는 과정에서 굴착 후 라이닝 설치지연 효과를 반영시킬 수 있도록 하였다. 암반과 라이닝의 소성영역에서 발생하는 응력 및 변위분포 계산을 위해 Lee & Pietruszczak(2008)의 해석법을 적용하였다. 제안된 방법의 활용성을 보여주기 위해 가상의 압축공기 저장용 터널에 시공된 콘크리트 라이닝에 대해 탄소성해석을 실시하였다. 해석결과 라이닝의 안쪽 및 바깥쪽 경계부에 작용하는 압력의 크기를 정확하게 산정하는 것이 라이닝의 안정성 해석에서 매우 중요함을 알 수 있었다.

초근접 병렬터널 필라부 보강공법에 따른 안정성 분석 (Analysis of pillar stability according to reinforcement method for very near parallel tunnel)

  • 조영석;김윤희;홍지연;김동규;김범주
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.119-131
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    • 2021
  • 초근접 병렬터널의 필라부에는 응력이 집중되고, 기존에는 터널의 안정성을 확보하기 위하여 강연선을 이용하여 필라부를 보강한다. 하지만 토사 지반에서는 필라부의 강도가 감소하기 때문에 필라부를 강연선으로 보강하는 것으로는 터널 안전성을 충분히 확보하지 못한다. 본 연구에서는 초근접 병렬터널의 필라부를 강관으로 보강하는 새로운 공법의 보강효과를 검토하기 위하여 실내터널모형실험을 수행하였다. 그 결과 상부응력에 대한 필라부의 지지능력은 강관 보강하는 경우가 강연선 보강하는 경우보다 22% 큰 것으로 나타났다. Particle Image Velocimetry 기법을 이용한 분석결과 필라부 강관 보강은 강연선 보강보다 병렬터널과 필라부에 상재하중이 균일하게 작용할 수 있는 더 유리한 조건을 형성하였다. 실험결과에 기반하여 필라부 강관보강공법은 강연선 보강공법보다 터널 안정성에 긍정적인 효과를 가져올 것으로 기대된다.

절리암반내 터널의 안정성 평가를 위한 개별요소 모델링에 대한 고찰 (Some Considerations on the Distinct Element Modelling for the Stability Analysis of a Tunnel in a Jointed Rock Mass)

  • 장석부;허도학
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제3권2호
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    • pp.3-12
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    • 2001
  • 본 논문은 절리암반 터널의 안정성 해석을 위한 2차원 개별요소모델링방법에 대한 개선방안을 제안하였다. 먼저, 절리군과 터널의 상대방위를 고려하여 터널단면상에서 불연속거동이 가능한 절리군을 구별하는 기준을 제시하였다. 이 기준에 따라 불연속거동이 가능한 절리군은 개별요소(암석블록)의 변이 되도록 하고 그 외 절리군은 암석블록의 탄성특성을 보정하는 방법을 제시하였다. 또한, 주어진 절리의 기하학적 특성에 대해서 절리의 방위편차와 유한길이를 고려한 복잡한 모델과 절리의 평균방위와 무한길이를 고려한 단순한 모델의 특성을 분석하였다. 그 결과, 후자의 모델이 일관성 있는 터널의 국부적 파괴양상과 명료한 암반의 불연속거동을 보여줌으로써 터널설계목적에 적절함을 확인하였다.

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Mohr-Coulomb 파괴접근도 방법을 이용한 비대칭 분기부 암반필러의 안정성 평가 (An Assessment of Rock Pillar Stability in Tunnel Asymmetric Diverging Area using the Mohr-Coulomb Failure Theory)

  • 이철규;이강일;강재기
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.17-23
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    • 2016
  • 본 연구에서는 터널을 대상으로 비대칭 분기부 암반 필러의 거동을 3차원 수치해석 방법으로 검토하였다. 터널 비대칭 분기부의 경우 필러부의 안정성을 확보하는 것이 본 터널의 안정성을 좌우하는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 암반 필러의 거동에 영향을 미치는 매개변수로 암반 필러의 이격거리, 토피고, 암반등급 변화에 따른 안전율을 평가하였다. 터널 비대칭 분기부 암반 필러의 이격거리가 증가할수록 토피고와 암반등급에 따른 안전율 변화 곡선은 비선형 거동을 보였으며, 터널 비대칭 분기부에서 암반 필러의 거동 특성을 최소 안전율을 기준으로 안전율 도표로서 제안하였다.

Change of groundwater inflow by cutoff grouting thickness and permeability coefficient

  • Kim, Youngsang;Moon, Joon-Shik
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제21권2호
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    • pp.165-170
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    • 2020
  • The groundwater during tunnel excavation not only affects the stability of the tunnel and constructability but also causes the subsidence of the upper ground due to the lowering of groundwater. Generally, the cutoff grouting is applied as a countermeasure to reduce the groundwater inflow during tunnel excavation, and the cutoff grouting is often applied in the range of plastic zone around the tunnel. However, grouting in the plastic zone is only appropriate for ground reinforcement purposes, and guidelines for the application range of cutoff grouting and the targeted permeability coefficient of the grouting zone are required. In this study, the relationship between groundwater inflow into tunnel and application range of cutoff grouting and permeability coefficient is proposed and compared with numerical analysis results. It was found that grouting with tunnel radius thickness is appropriate to reduce the groundwater inflows effectively. More than 90% reduction in groundwater inflow can be achieved when the annular area of the tunnel radius thickness is grouted with a permeability reduction ratio of 1/50~1/200.