This study investigated the applicability of the Artificial Neural Network(ANN) technique for prediction of tunnel behavior. For training data collection, a series of finite element analyses were conducted for actual tunnel project site. Using the data, optimimzed ANNs were developed through a sensitivity study on internal parameters. The developed ANNs can make tunneling related predictions such as tunnel crown settlement, shotcrete lining stress, ground surface settlement, and groundwater inflow rate. The results indicated that the developed ANNs can be used as an effective and efficient tool for tunnelling related prediction in practical tunneling situations.
Literatures on the fracture mechanics and damaged zone of rocks were studied to estimate the excavation and blasting damaged zone for rapid tunneling. Fracture mechanics were applied to explain fracture mechanism and to estimate damaged zone and seemed to be applicable for controlling the fractures.
Safety concern is one of the most important parameters in the design of explosive building demolition. Laboratory experiments were performed to investigate the failure behaviour of concrete columns and the effects of protection materials. Fourteen reinforced columns with two sizes were constructed and the effects of protection materials were tested for two kinds of materials: non woven fabrics and wire net. The results showed that control of gas effects is a key to the control of flying chips. It was recommended to use both wire net and non woven fabrics as primary and secondary protection materials. Such protection method was successfully applied to the explosive demolition of 16 and 17-strory apartment buildings.and the results of a simulation on a model tunneling workings using diesel equipments are introduced. In case of typical model of tunneling face, the gas concentration of human height is about one third of roof concentration and right side half of the tunnel shows better environment than left half. NOx concentration of workings can be estimated about 0.45ppm which is much lower than permissible level(5 ppm).
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.19
no.2
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pp.265-281
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2017
For shallow tunnel constructions, settlement of the ground surface is a main issue. Recent technical developments in shield TBM tunneling technique have enabled a decrease in such settlements based on tunneling with ground deformation controls. For this objective, the tail void grouting is a common practice. Generally surface settlements in a soil of low permeability occur during a tunnel construction but also during a long period after completion of the tunnel. The long-term settlements occur mainly due to consolidation around the tunnel. The consolidation process is caused and determined by the tail void grouting which leads to an excess pore water pressure in the vicinity of the tunnel. Because of this, the grouting pressure has a strong effect on the long-term settlements in the shield tunneling. In order to investigate this effect, a series of coupled hydro-mechanical 3D finite element simulations have been performed. The results show that an increase in grouting pressure reduces the short-term settlements, but in many cases, it doesn't lead to a reduction of the final settlements after the completion of consolidation. Thereby, the existence of a critical grouting pressure is identified, at which the minimal settlements are expected.
Lee, Jae-won;Kang, Sung-wook;Jung, Jae-hoon;Kang, Han-byul;Shin, Young Jin
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.6
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pp.553-581
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2022
Shortly after tunnel boring machine (TBM) was introduced in the tunneling industry, the use of TBM has surprisingly increased worldwide due to its performance together with the benefit of being safely and environmentally friendly. One of the main cost items in the TBM tunneling in rock and soil is changing damaged or worn cutters. It is because that the cutter change is a time-consuming and costly activity that can significantly reduce the TBM utilization and advance rate and has a major effect on the total time and cost of TBM tunneling projects. Therefore, the importance of accurately evaluating the cutter life can never be overemphasized. However, the prediction of cutter wear in soil, rock including mixed face is very complex and not yet fully clarified, subsequently keeping engineers busy around the world. Various prediction models for cutter wear have been developed and introduced, but these models almost usually produce highly variable results due to inherent uncertainties in the models. In this study, a case study of design and construction of disc cutter change is introduced and analyzed, rather than proposing a prediction model of cutter wear. As the disc cutter is strongly affected by the geological condition, TBM machine characteristic and operation, authors believe it is very hard to suggest a generalized prediction model given the uncertainties and limitations therefore it would be more practical to analyze a real case and provide a detailed discussion of the difference between prediction and result for the cutter change. By doing so, up-to-date idea about planning and execution of cutter change in practice can be promoted.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.6
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pp.483-494
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2022
Owing to the saturation of ground spaces in downtown areas, underground spaces are being developed increasingly. Underground spaces are utilized for transportation, water supply and sewerage, communication zones, electric power zones, and various cultural complexes. In Korea, for excavating underground spaces, blasting methods using gunpowder such as the New Austrian Tunneling Method (NATM) are mainly used. However, the blasting method causes vibration and noise during tunnel excavation, generating many complaints from residents in the vicinity of the excavation site. To address this problem, various methods have been developed, and recently, vibration and noise have been reduced using deep excavation. This study predicts blast vibration changes according to the depth, under the same blasting and tunnel conditions, using numerical analysis based on the blast vibration measurement data of the GTX-A route, the tunnel cross-section drawings, and ground investigation reports. Furthermore, the necessary separation distance from densely populated areas such as residential areas is suggested by analyzing the trend of decreasing blast vibration according to the distance from ground surface directly above the blasting location.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.11
no.2
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pp.199-211
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2009
Development of underground space is actively performed globally for better life in the surface, and the scale of the space is increasing. Extreme care should be taken in the construction of the underground space in urban areas in order to avoid damage of adjacent structures and interference with existing underground space. In case of shallow tunnels, reinforcement of ground and structures is necessary to minimize the damage to structures due to excavation but any standard for optimum range of the reinforcement has not been established yet. In this paper, a series of numerical analyses have been performed for a 20 m diameter tunnel excavated underneath a structure to investigate the degree of damage of the structure according to vertical and horizontal spacing between the tunnel and structure. In addition to that, optimum range of reinforcement is presented for each case where reinforcement is required. It has been observed that the reinforcement is necessary for the ground condition adapted in the analyses as follows: (1) if horizontal spacing ($S_{H}$) approaches to 0D (D: equivalent diameter of tunnel) for vertical spacing (Sv) of 0.5D, and (2) if tunnel exists underneath the structure for vertical spacing (Sv) of 0.75D. The reinforcement is not necessary for Sv of 10 regardless of $S_{H}$. It also has been obtained that the optimum ranges of the reinforcement around structure foundation are 7 m in depth and whole width of the structure and 5 m beyond tunnel sidewall. These reinforcememt ranges have been confirmed to be enough for stability of the structure if types of reinforcement method is appropriately selected.
Kim Kwang-Yeom;Kim Chang-Yeng;Yim Sung-Bin;Yun Hyun-Seok;Seo Yong-Seok
The Journal of Engineering Geology
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v.16
no.3
s.49
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pp.265-273
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2006
Face mapping during tunnel construction is useful and critical to predict the characteristics and stability condition of following tunneling sections and to select optimum support pattern. Therefore, a detailed geological survey of the tunnel faces, as important as a routine underground survey and a RMR evaluation, should provide critical information of the tunnel face condition in terms of the engineering geological condition and the safety of working environment for the following tunneling section. But the results of the face investigation have not been applied satisfactorily during tunneling due to limitation of technique, experience and time. This study analyze problems of face mapping in tunnel construction site by using statistical results of face mapping sheets obtained from completed tunnels, and suggest several opinions to improve face mapping during tunnel construction.
Ning Jiao;Xing Wan;Jianwen Ding;Sai Zhang;Jinyu Liu
Geomechanics and Engineering
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v.36
no.2
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pp.131-143
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2024
Shield tunneling construction commonly crosses underground pipelines in urban areas, resulting in soil loss and followed deformation of grounds and pipelines nearby, which may threaten the safe operation of shield tunneling. This paper investigated the pipeline deformation caused by double curved shield tunnels in soil-rock composite stratum in Nanjing, China. The stratum settlement equation was modified to consider the double shield tunneling. Moreover, a three dimensional finite element model was established to explore the effects of hard-layer ratio, tunnel curvature radius, pipeline buried depth and other influencing factors. The results indicate the subsequent shield tunnel would cause secondary disturbance to the soil around the preceding tunnel, resulting in increased pipeline and ground surface settlement above the preceding tunnel. The settlement and stress of the pipeline increased gradually as buried depth of the pipeline increased or the hard-layer ratio (the ratio of hard-rock layer thickness to shield tunnel diameter within the range of the tunnel face) decreased. The modified settlement calculation equation was consistent with the measured data, which can be applied to the settlement calculation of ground surface and pipeline settlement. The modified coefficients a and b ranged from 0.45 to 0.95 and 0.90 to 1.25, respectively. Moreover, the hard-layer ratio had the most significant influence on the pipeline settlement, but the tunnel curvature radius and the included angle between pipeline and tunnel axis played a dominant role in the scope of the pipeline settlement deformation.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.6
no.2
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pp.161-169
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2004
In this study, a similarity rule is thoroughly discussed for tunnelling model tests which can simulate actual ground conditions. Based on this prior consideration, theoretical works are performed to simulate a real ground condition into a gravitational field with a similarity. A process is arranged to determine a lining condition in laboratory tests for a sandy ground tunnel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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