• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.115-131
• /
• 2011

최근 들어 방재 및 환경훼손 측면을 고려하여 병설터널의 시공 사례가 증가하고 있다. 병설터널의 굴착 시 필라(Pillar)부에 응력이 집중되어 터널의 안정성이 저하된다. 필라부의 거동에 대한 기존 연구들은 주로 수치해석과 실내 모형 실험을 통한 병설터널의 거동평가 및 지표침하 경향 분석 등에 국한되어 있어서, 필라부의 정량적 안정성 평가에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 병설터널의 필라폭이 터널의 안정성에 미치는 영향을 정량적으로 살펴보았다. 이를 위해 토피고가 다른 두 단면에 대해 전단강도 감소법을 이용한 수치해석적 방법으로 구한 터널 전체 안전율, Matsuda 등이 제안한 식을 이용하여 구한 필라부 국부안전율, 및 필라부의 강도/응력비를 산정하고 결과를 분석하였다. 합리적인 병설터널의 필라부 설계를 위해, 평균 강도/응력비, Matsuda 제안식에 의한 안전율, 수치해석적으로 구한 전체 안전율이 독립적으로 사용되기보다는 유기적으로 사용되어야 할 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권2호
• /
• pp.152-164
• /
• 2007

근래 철도를 이용한 물동량과 여객의 증가로 인하여 선로용량을 증대시키고 운영철도의 고속화를 추진하면서 기존 철도노반을 개량하는 건설공사가 많이 진행되고 있다. 이와 관련하여 기존노반과 인접하여 터널공사가 진행되는 경우가 종종 있으며 경우에 따라서는 터널폭 이내로 기존시설물과 근접되어 터널이 계획되는 경우도 있다. 공용중인 터널에 근접하여 터널을 계획하는 경우에는 기존터널에 미치는 영향을 검토하고 필요시 대책을 강구하여야 한다. 설계시 주요 검토사항으로는 시공시의 발파진동으로 인한 기존터널에 미치는 영향, 근접굴착으로 인한 기존터널의 안정성 확보 여부, 운행시 열차진동에 대한 영향분석으로 구분할 수 있다. 본고에서는 기존터널의 특성을 고려하여 국내외 기준 및 문헌을 통한 허용발파진동 선정 및 굴착계획 수립, 수치해석에 의한 안정성 분석, 경험식에 의한 열차진동의 영향 분석을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.301-317
• /
• 2017

본 연구는 복층터널 생애전주기 안정성 평가 프로그램 개발을 위한 초기 연구로서, 복층터널 안전성 분석을 위한 빔-스프링 모델 기반의 구조해석 솔버를 개발하였다. 구축된 복층터널의 빔-스프링 모델을 사용하여 중간슬래브 지지방식, 터널심도 및 지반탄성계수가 복층터널의 안정성에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, 상용 구조해석 프로그램과 비교검토를 수행하였다. 중간슬래브의 지지방식은 세그먼트 라이닝과 일체화 거동에 영향을 미치고, 터널심도가 깊어질수록 중간슬래브가 복층터널의 안정성에 미치는 영향력이 상대적으로 작아지는 것으로 판단된다. 지반탄성계수와 중간슬래브가 세그먼트 라이닝 부재력 분포에 미치는 영향의 관계는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.421-430
• /
• 2008

불연속면이 발달한 암반 내에서 해저터널을 건설할 경우 절리내의 지하수 흐름이 터널거동에 커다란 영향을 미치므로 안정성 평가 시 수리-역학적 연계해석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 불연속체의 연계해석 시 터널의 안전율을 산정하는 루틴의 검증을 위해 민감도 분석을 수행하였다. 이를 위해 암반블록과 절리의 상호작용을 해석할 수 있는 UDEC-2D 프로그램을 이용하였으며 총 324가지의 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 결과적으로 불연속체 연계해석을 위해 제안된 안전율 산정 루틴이 타당한 결과를 줌을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 사용된 안전율 산정 방법이 불연속 암반 내에 시공되는 해저터널의 안정성 평가 시 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.393-404
• /
• 2018

도심지 터널에서 지하도로는 지상도로와의 연결을 위한 램프터널을 계획하게 되고 본선터널과 램프터널이 접속되는 구간에서 대단면 터널과 분기구간이 생성된다. 본선터널과 램프터널이 접속하는 근접구간에서 응력집중으로 터널의 안정성에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 따라서 필라부의 안정성을 확보하는 것은 터널의 안정성을 좌우하는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 복층터널을 대상으로 본선터널, 분기부대단면 터널 단면을 계획하고, 분기부 암반 필라의 거동을 2차원 수치해석 방법으로 검토하였다. 양호한 지반조건인 암반 III등급에서 램프터널이 본선터널에 접속하는 방법을 달리하여 필라폭에 따른 지반 안정성을 평가하였으며, 안전율 1.5 이상을 확보할 수 있는 터널 필라폭을 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제18권3호
• /
• pp.235-245
• /
• 2019

This paper presents a novel methodology for face stability assessment of rock tunnels under water table by combining the kinematical approach of limit analysis and numerical simulation. The tunnels considered in this paper are excavated in fractured rock masses characterized by the Hoek-Brown failure criterion. In terms of natural rock deposition, a more convincing case of depth-dependent mi, GSI, D and ${\sigma}_c$ is taken into account by proposing the horizontally layered discretization technique, which enables us to generate the failure surface of tunnel face point by point. The vertical distance between any two adjacent points is fixed, which is beneficial to deal with stability problems involving depth-dependent rock parameters. The pore water pressure is numerically computed by means of 3D steady-state flow analyses. Accordingly, the pore water pressure for each discretized point on the failure surface is obtained by interpolation. The parametric analysis is performed to show the influence of depth-dependent parameters of $m_i$, GSI, D, ${\sigma}_c$ and the variation of water table elevation on tunnel face stability. Finally, several design charts for an undisturbed tunnel are presented for quick calculations of critical support pressures against face failure.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.79-86
• /
• 2000

This paper presents the results of a parametric study on the behavior of tunnel face reinforced with horizontal pipes. A series of reduced-scale model tests was carried out to in an attempt to verify previously performed three-dimensional numerical modeling and to investigate effects of reinforcement layout on the tunnel face deformation behavior The results of model tests indicate that the tunnel face deformation can significantly reduced by pre-reinforcing the tunnel face with longitudinal members and thus enhancing the tunnel stability. In addition, the model tests results compare fairly well with those from the previously performed three-dimensional finite element analysis. Therefore, a properly calibrated three dimensional model may effectively be used in the study of tunnel face reinforcing technique.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권1호
• /
• pp.17-30
• /
• 2021

This paper develops a convenient approach for deterministic and probabilistic evaluations of tunnel face stability using support vector machine classifiers. The proposed method is comprised of two major steps, i.e., construction of the training dataset and determination of instance-based classifiers. In step one, the orthogonal design is utilized to produce representative samples after the ranges and levels of the factors that influence tunnel face stability are specified. The training dataset is then labeled by two-dimensional strength reduction analyses embedded within OptumG2. For any unknown instance, the second step applies the training dataset for classification, which is achieved by an ad hoc Python program. The classification of unknown samples starts with selection of instance-based training samples using the k-nearest neighbors algorithm, followed by the construction of an instance-based SVM-KNN classifier. It eventually provides labels of the unknown instances, avoiding calculate its corresponding performance function. Probabilistic evaluations are performed by Monte Carlo simulation based on the SVM-KNN classifier. The ratio of the number of unstable samples to the total number of simulated samples is computed and is taken as the failure probability, which is validated and compared with the response surface method.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권4호
• /
• pp.300-311
• /
• 2008

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.401-413
• /
• 2013

최근 연약지반 터널 현장에 활용되는 슬러리 쉴드 TBM은 굴진면으로 슬러리가 주입됨으로 그 안정성을 확보하는 공법이다. 하지만 간극이 과다하여 슬러리에 의한 폐색이 발생하지 않는 조립질 지반에서는 적용이 어렵기 때문에 첨가제를 혼입하여 사용하기도 한다. 본 연구에서는 첨가제의 역할로서 탄산가스를 주입함으로 슬러리가 주입되었을 때에 간극 내에 탄산가스가 흡착하여 폐색현상을 촉진시키는 효과를 규명하였다. 실내실험 결과 탄산 혼입에 따라 슬러리 쉴드 터널이 적용 가능한 유효입경이 1.0 mm에서 2.6 mm가량으로 증가하였고, 필터계수 ${\lambda}$가 $0.007sec^{-1}$이상인 경우에 탄산에 의한 효과가 발생함을 알 수 있었다.