지반-구조물-지하수 상호작용 문제에 대한 기존연구는 완전배수를 통해 지하수 영향을 배제하려는 시도와 비배수를 통해 지하수 상호작용문제를 구조적으로 분담하려는 방향으로 접근하여왔다. 그러나 완전배수의 경우 배수시스템의 열화로 인해 장기적으로 수압증가문제가 제기되고 있고, 비배수의 경우 누수증대문제가 발생하여 보수‧보강이라는 일시적인 문제 대책에 치중하여왔다. 이는 결국 기존의 배수시스템은 장기적인 운영적 관점에서 보았을 때, 초기 설계개념이 유지되지 않아 실제 터널은 어느정도의 수압을 지지하고, 과다한 유입수는 배수처리하는 부분배수의 개념으로 운영되고 있음을 시사한다.
본 연구에서는 자동 수압제어장치를 이용하여 터널 내로 유입되는 일정량의 지하수량을 조절하고 구조물에 부담을 주지 않는 수압을 실시간으로 ...
지반-구조물-지하수 상호작용 문제에 대한 기존연구는 완전배수를 통해 지하수 영향을 배제하려는 시도와 비배수를 통해 지하수 상호작용문제를 구조적으로 분담하려는 방향으로 접근하여왔다. 그러나 완전배수의 경우 배수시스템의 열화로 인해 장기적으로 수압증가문제가 제기되고 있고, 비배수의 경우 누수증대문제가 발생하여 보수‧보강이라는 일시적인 문제 대책에 치중하여왔다. 이는 결국 기존의 배수시스템은 장기적인 운영적 관점에서 보았을 때, 초기 설계개념이 유지되지 않아 실제 터널은 어느정도의 수압을 지지하고, 과다한 유입수는 배수처리하는 부분배수의 개념으로 운영되고 있음을 시사한다.
본 연구에서는 자동 수압제어장치를 이용하여 터널 내로 유입되는 일정량의 지하수량을 조절하고 구조물에 부담을 주지 않는 수압을 실시간으로 모니터링 및 자동 조절하는 새로운 개념의 지반배수시스템을 제안하여 기존의 배수시스템이 갖고 있는 근본적인 문제점을 개선하고자 하였다.
이를 위해 설정수압에서 터널의 수리경계조건을 비배수에서 배수로 전환시켜주는 솔레노이드 밸브를 이용하여 심도 변화에 따른 터널 모형실험을 실시하고 이에 대한 수치해석을 실시하여 본 연구에서 제안한 스마트 지반배수시스템이 터널 라이닝에 작용하는 수압을 효율적으로 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 이에 따라 원형 터널을 모델로 선정하여 고심도 터널 및 대형‧대단면 터널에서의 수압저감을 확인하기 위해 터널 심도와 단면을 변화시키고 배수시스템의 다양한 열화조건을 설정하여 2차원 침투류 해석을 실시하였다.
해석결과 자동수압 제어장치의 적절한 위치는 인버트로부터 약 45도 위치가 적절함을 확인하였다. 스마트 지반배수시스템은 배수시스템이 열화되어도 라이닝에 작용하는 수압을 최대 60% 저감시켰으며, 터널 라이닝 전체에 작용하는 수압분포는 균일하게 작용하여 구조적으로 안정함을 알 수 있었다. 또한 터널 심도 및 단면이 증가하여도 스마트 지반배수시스템에 의한 수압 저감효과가 커서 고심도‧대형 대단면 터널에서도 적용할 수 있음을 확인하였다.
지반-구조물-지하수 상호작용 문제에 대한 기존연구는 완전배수를 통해 지하수 영향을 배제하려는 시도와 비배수를 통해 지하수 상호작용문제를 구조적으로 분담하려는 방향으로 접근하여왔다. 그러나 완전배수의 경우 배수시스템의 열화로 인해 장기적으로 수압증가문제가 제기되고 있고, 비배수의 경우 누수증대문제가 발생하여 보수‧보강이라는 일시적인 문제 대책에 치중하여왔다. 이는 결국 기존의 배수시스템은 장기적인 운영적 관점에서 보았을 때, 초기 설계개념이 유지되지 않아 실제 터널은 어느정도의 수압을 지지하고, 과다한 유입수는 배수처리하는 부분배수의 개념으로 운영되고 있음을 시사한다.
본 연구에서는 자동 수압제어장치를 이용하여 터널 내로 유입되는 일정량의 지하수량을 조절하고 구조물에 부담을 주지 않는 수압을 실시간으로 모니터링 및 자동 조절하는 새로운 개념의 지반배수시스템을 제안하여 기존의 배수시스템이 갖고 있는 근본적인 문제점을 개선하고자 하였다.
이를 위해 설정수압에서 터널의 수리경계조건을 비배수에서 배수로 전환시켜주는 솔레노이드 밸브를 이용하여 심도 변화에 따른 터널 모형실험을 실시하고 이에 대한 수치해석을 실시하여 본 연구에서 제안한 스마트 지반배수시스템이 터널 라이닝에 작용하는 수압을 효율적으로 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 이에 따라 원형 터널을 모델로 선정하여 고심도 터널 및 대형‧대단면 터널에서의 수압저감을 확인하기 위해 터널 심도와 단면을 변화시키고 배수시스템의 다양한 열화조건을 설정하여 2차원 침투류 해석을 실시하였다.
해석결과 자동수압 제어장치의 적절한 위치는 인버트로부터 약 45도 위치가 적절함을 확인하였다. 스마트 지반배수시스템은 배수시스템이 열화되어도 라이닝에 작용하는 수압을 최대 60% 저감시켰으며, 터널 라이닝 전체에 작용하는 수압분포는 균일하게 작용하여 구조적으로 안정함을 알 수 있었다. 또한 터널 심도 및 단면이 증가하여도 스마트 지반배수시스템에 의한 수압 저감효과가 커서 고심도‧대형 대단면 터널에서도 적용할 수 있음을 확인하였다.
In this paper, to improve the fundamental problem of the existing drainage system, smart ground drainage systems of the new concept was proposed. Experiments and numerical method was performed and examined the possibility of applying in a real tunnel.
A circular tunnel with a model, drainage syst...
In this paper, to improve the fundamental problem of the existing drainage system, smart ground drainage systems of the new concept was proposed. Experiments and numerical method was performed and examined the possibility of applying in a real tunnel.
A circular tunnel with a model, drainage systems were set up in the various deterioration conditions. and by varying the depth of the tunnel and cross-section, 2D modeling method were adopted. It is revealed that pore water pressure has decreased on tunnel lining up to 60%.
It is shown that appropriate location of the drain hole is 40degrees from tunnel invert. It is also found that pore water pressure has decreased in deep cover depth and large underground tunnel
In this paper, to improve the fundamental problem of the existing drainage system, smart ground drainage systems of the new concept was proposed. Experiments and numerical method was performed and examined the possibility of applying in a real tunnel.
A circular tunnel with a model, drainage systems were set up in the various deterioration conditions. and by varying the depth of the tunnel and cross-section, 2D modeling method were adopted. It is revealed that pore water pressure has decreased on tunnel lining up to 60%.
It is shown that appropriate location of the drain hole is 40degrees from tunnel invert. It is also found that pore water pressure has decreased in deep cover depth and large underground tunnel
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