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UAM 효과 평가를 위한 현장실험 및 정량적 2차원 수치해석기법 개발에 관한 연구
A study on the field tests and development of quantitative two-dimensional numerical analysis method for evaluation of effects of umbrella arch method 원문보기

터널기술 : 한국터널공학회논문집, v.11 no.1, 2009년, pp.57 - 70  

김대영 (현대건설(주) 기술개발원) ,  이홍성 (현대건설(주) 기술개발원) ,  천병식 (한양대학교 공과대학 토목공학과) ,  정종주 (한양대학교 대학원 토목공학과)

초록
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UAM(Umbrella Arch Method)의 효과 및 역학적 보강메커니즘에 대한 연구는 국내외에서 수치해석 및 실험 등을 통하여 상당한 진척이 이루어졌으나 실제 설계 및 적용에 있어서는 아직도 3차원 해석의 해석시간과 복잡성 등의 제약 때문에 UAM의 보강영역과 지반과의 환산물성을 이용하는 정량적이지 못한 2차원해석이 주로 사용되고 있다. 이러한 이유로 합리적, 이론적, 정량적이면서도 손쉽게 수행할 수 있는 설계 및 해석기법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 UAM의 보강효과가 미치는 범위를 파악하고 그라우팅 전 후의 강관저변지반 물성변화를 파악하기 위하여 연직방향의 UAM 현장실험 및 실내시험을 수행하였다. 풍화토, 풍화암 지반에 UAM 적용시 그라우트의 주입에 의한 주변지반의 물성치 증가는 미미하며, 강관외부와 천공구경 사이의 공간 및 강관내부에 형성된 시멘트구근과 강관으 강성만이 지반보강 효과에 기여한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과와 내공변위제어법(CCM; Convergence Confinement Method) 개념을 바탕으로, 2차원 축대칭해석을 실시하여 막장효과, UAM효과와 지보재효과를 종단변위곡선(LDP)으로 나타내었다. 또한, 2차원 평면변형률 해석시 UAM의 지보효과를 내압의 크기로 변환하여 이를 고려하는 하중분담법을 제안하였다. 이 방법과 기존의 등가환산물성을 적용하는 해석을 비교한 결과, 지반조건, 터널의 심도 및 크기, 강관조건, 초기응력상태 등에 따라 차이가 있지만, 기존의 해석방법에서의 변위량이 새로운 방법에 비해 더 크게 발생하는 것으로 나타나, UAM의 종방향 빔 지지효과를 제대로 평가하지 못하는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Considerable advance has been made on research on effect of steel pipe Umbrella Arch Method (UAM) and mechanical reinforcement mechanism through numerical analyses and experiments. Due to long analysis time of three-dimensional analysis and its complexity, un-quantitative two-dimensional analysis is...

주제어

#UAM 효과   #내공변위제어법   #축대칭 해석   #평면변형률 조건   #내압  

참고문헌 (15)

  1. 김선홍, 문현구 (2002), " 9Umbrella arch 공법의 보강효과 및 천단침하량 예측에 관한 연구", 터널과 지하공간, Vol. 39, No. 3, pp. 259-267 

  2. 김장용, 배규진, 문현구, 최용기 (1998), "Umbrella Arch 공법이 적용된 터널의 3차원 유한요소 해석에 관한 연구", 터널과 지하공간, Vol. 8, No. 3, pp. 209-225. 

    원문보기 상세보기

  3. 박이근, 임종철 (2004), "강관다단 그라우팅공법 (UAM)의 설계법 제안", 한국지반공학회논문집, 제 20권 3호 pp. 97-106. 

  4. 배규진, 김창용, 문홍득, 홍성완 (1997), "Umbrella Arch 공법에 의한 터빌 천단부 보강시 주변지반의 거동에 관한 연구", 터널과 지하공간, Vol. 7, No. 4, pp. 299-309. 

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  5. 장석부, 권승, 김기림, 허도학 (2002), "터널 막장보강을 위한 합리적인 선진보강공법설계기법", 한국터널공학회지, Vol. 4. No. 3, pp. 6-13. 

  6. 차민웅, 이승도, 문현구 (2004), "Umbrella Arch 공법이 적용시 강관의 거동에 관한 수치해석적 연구", 터널과 지하공간, Vol. 14, No. 1, pp. 26-34. 

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  7. 최용기, 김창용, 한명훈, 황찬호 (1997), "연약지반 터널 굴착시의 지반보강사례연구" 97한국지반공학회 가을학술발표회 논문집, pp. 133-139. 

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    상세보기 crossref

  11. Melbye, T. and Garshol, K.F. (2000), "Spayed shotcrete for rock support" Master Builders Technologies. 

  12. Oreste, P., P. and Peila, D. (1998), "A New Theory for Steel Pipe Umbrella Design in Tunnelling", Proc. of the World Tunnel Cong. 98 on Tunnels and Metropolises, Vol. 2, pp. 1033-1039. 

  13. Pelizza, S. and Peila, D. (1993), "Soil and Rock Reinforcements in Tunnelling", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 8, No.3, pp. 357-372. 

    상세보기 crossref

  14. Pelizza, S., Peila, D. and Oreste, P., P. (1994(a)), "A New Approach for Ground Reinforcing Design in Tunnelling", Tunnelling and Ground Conditions, Balkemma, pp. 517-522. 

  15. Pelizza, S., Corona, G., Garasso, F. and Raineri, R. (1994(b)), "Improvement of Stability Conditions for Half to Full Face Excavation in Difficult Ceotechnical Conditions", Tunnelling and Ground Conditions, Balkemma, pp. 267-271. 

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