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터널굴착변위를 활용한 시공중 피드백 해석기법 연구
Feedback Analysis Technique for Tunnel Safety by Using Displacements Measured during the Tunnel Excavation 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.24 no.1, 2008년, pp.81 - 89  

박시현 (한국시설안전기술공단 지하시설실) ,  신용석 (한국시설안전기술공단 지하시설실)

초록
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본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 Critical strain 개념을 새롭게 도입하였으며, 굴착중인 터널의 안정성 평가에 이를 활용하였다. 본 연구에서 개발한 해석기법은, 굴착면에서의 변위값을 입력하여 주변지반의 변형률을 구하는 방법으로서, 기존에 제안된 해석기법을 재검토하여, 상대변위활용기법, 숏크리트 반영기법, 지반의 이방특성 반영기법을 새롭게 제안하였다. 아울러 본 연구에서 제안한 해석기법을 토대로 해석모듈을 개발하였으며, 개발된 해석모듈의 활용성을 평가하기 위한 검증을 수행하였다. 검증 방법으로는 먼저, 이론해석과 상용프로그램(Pentagon-3D, Flac-2D) 해석을 통해 원형 터널에서의 굴착변위를 서로 비교하여, 상용프로그램의 활용성을 검토하였다. 이어서, 두 종류의 상용프로그램을 활용하여 숏크리트 라이닝의 유무에 따라, 동일한 초기조건에서의 굴착변위를 구하여, 두 상용프로그램의 해석결과를 비교하였다. 마지막으로, 상용프로그램에서 획득한 터널굴착변위를 본 연구에서 개발한 해석모듈(FAST-Ver. 1.2, Feedback Analysis System for Tunneling)에 입력치로 이용하여, 원지반의 하중상태 및 재료특성 등을 추정하고, 추정된 값들이 당초 가정하였던 값들을 얼마만큼 재현할 수 있는지에 대한 검증을 수행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to develop a new technique to quickly assess the quantitative stability of a tunnel by using measured displacement at the tunnel construction site. To achieve this purpose, in this study, a critical strain concept was introduced for the first time and applied to an asses...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 터널시공현장에서 일상적으로 계측되는 터널 변위 계측 값을 이용하여, 굴착터널의 안정성을 신속하게 평가하기 위한 방법으로서, 응력개념이 아닌 변형률 개념에 의한 안정성 평가에 관한 연구를 수행한 것이다. 변형률 개념에 의한 안정성 평가를 수행하기 위해서는 Critical strain 개념을 활용하였으며, 계측변위값을 변형률로 변환시키기 위한 해석적 기법을 정리하였으며, 또한 이를 토대로 해석모듈을 새롭게 개발하여, 개발모듈에 대한 타당성을 검증하였다.
  • 본 연구에서는 2차원 평면변형률 조건을 가정한 해석기법을 개발코자 하며, 따라서 상기 식에서의 [이는 아래와 같다.
  • 제안한 바 있다. 본 연구에서는 Critical strain 개념을 토대로 하여, 터널굴착면에서 계측되는 계측 변위를 활용하여, 터널굴착이 이루어지는 주변지반의 변형률을 파악하기 위한 해석적 기법 개발에 대한 연구를 수행한 것이다.
  • 대해 이미 논한바 있다(박시현 등, 2007). 연구에서는 터널 시공현장에서 계측된 변위값을 해석적인 기법을 이용하여 변형률로 환산하는 방법에 대해 새롭게 정리한 것이다.
  • 본 연구에서는 해석모듈의 타당성을 검증하기 위하여 세가지 방법으로 검토하였다. 즉, 두 종류의 상용프로그램에서 구해진 굴착변위를 그대로 활용하여 Case 1에서는 Pentagon-3D, Case 2에서는 Flac-2D의 결괴를각각 활용하였다.
  • 본 연구의 저자들은 변위개념으로 안정성을 평가하기 위한 방법으로 Critical strain 개념(BTS, 2004)을 이용하여 굴착터널에 대한 정량적 안정성 평가 기법을 새롭게 제안한 바 있다. 본 연구에서는 Critical strain 개념을 토대로 하여, 터널굴착면에서 계측되는 계측 변위를 활용하여, 터널굴착이 이루어지는 주변지반의 변형률을 파악하기 위한 해석적 기법 개발에 대한 연구를 수행한 것이다.

가설 설정

  • 1.2)의 화면 상태

    ① 상용프로그램을 활용하기 위해 초기 응력 조건과 지반의 물성치를 가정한다. 이때, 연직응력은 토피 하중으로부터 가정한다.

  • 물성치를 가정한다. 이때, 연직응력은 토피 하중으로부터 가정한다.
  • 이때, 요소는 4절점 요소 초기응력성분은 해석대상 영역에 걸쳐 일정한 것으로 가정하기로 하며, 따라서 상수로서 취급이 가능하다.
  • 한다. 지반은 일반적으로 비등방비균질하며 지반재료는 비선형적, 비탄성적 등의 다양한 특성을 지니고 있으나, 본 연구에서는 지반조건을 등질등방의 선형탄성적인 특성으로 가정하기로 한다.
  • 해석기법을 위한 가정으로써 절리간격 s와 절리 각도는 현장조사로써 알게 된 값(기지값)을 사용하고, K戸Ks 로 가정하여 미지수의 수를 하나로 줄인다. 이는 & 이일반적으로 &보다 큰 값이지만, 터널굴착 주변의 이완의 영향으로 K값이 작아지게 되는 특성을 반영한 것이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. 박시현, 신용석 (2007), "한계변형률 개념을 활용한 터널 안정성 평가에 관한 연구", 한국지반공학회논문집, 제23권 5호, pp. 29-41 

  2. 에메랄드 소프트 (2004), Pentagon-3D, 사용 설명서 

  3. 천병식, 남순성 (1996), "서울지하철 터널의 계측관리 기준치에 관한 연구", 대한토목학회논문집, 제16권, 제III-1호, pp.47-59 

  4. 한국지반공학회 (1996), 지반공학시리즈7터널,구미서관,서울, pp.442 

  5. 한국도로공사 (1995), 고속도로 터널설계 실무 자료집, 한국도로 공사 설계사업소, pp.349-380 

  6. 櫻井春輔(1982), "トソネル工事における變位計測結果の評價法", 土木學會論文報告集, 第 317號, pp.93-100 

  7. 日本トンネル技術協會 (1983), トンネル技術講演會テキスト, pp.63-71 

  8. 淸水建設株式會社(1998),トンネル施工マニュアル 

  9. 高山 昭 (1993), NATMの理論と實際, 日本土木工學社, pp.31 

  10. British Tunnelling Society (2004), Tunnel lining design guide, ICE 

  11. Itasca Consulting Co. (1991), FLAC-2D, User's Manual 

  12. Sakurai, S. (1997), "Lessons Learned from Field Measurements in Tunnelling", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.12, No.4, pp.453-460 

  13. Szechy, K. (1973), The Art of Tunnelling 

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