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쉴드터널 내부에 작용하는 열차진동 영향에 관한 수치해석적 연구
A numerical study on the effect of train-induced vibration in shield tunnel 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.16 no.2, 2014년, pp.261 - 267  

곽창원 (서울대학교건설환경공학부) ,  박인준 (한서대학교) ,  박준범 (서울대학교건설환경공학부)

초록
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다양한 종류와 크기의 하중이 터널에 재하되는데, 본 연구에서는 쉴드 터널 내부에 작용하는 열차 진동하중이 연약 사질지반에 미치는 영향을 3차원 수치모델에 의하여 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위하여 사인함수와 열차제원을 이용하여 열차진동의 형상과 주파수를 산정하고 속도충격률 및 노반압력을 계산하여 열차진동하중을 획득하였다. 계산된 열차진동하중을 3차원 유한차분해석망에 재하하여 Finn model을 이용한 유효응력해석을 수행하였다. 그 결과, 시간에 따른 과잉간극수압이력을 산정하였고 과잉간극수압비를 이용하여 액상화 가능성을 판정하였다. 그 결과 열차진동하중에 의하여 과잉간극수압이 발생함을 확인하였으나, 발생 정도는 미미함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various types of external loads can be applied to the tunnel structure. In a shield tunnel, the vibration from the train may affect the behavior of the adjacent ground. In this study, the railway-induced vibration was estimated and applied to the shield tunnel through 3D numerical simulation. The ef...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 1. Train-induced vibrating load was calculated by a few parameters such as design velocity, velocity impact factor, i, axial load of a train, and trackbed pressure with sine equation, accordingly, a sinusoidal shape of loading were obtained and applied to the analysis.
  • In the first stage, soil must reach the static equilibrium which represents the initial in-situ stress conditions. Therefore, a static analysis was conducted based on the material properties and static boundary conditions.
  • (2008) have used the coupled periodic finite element-boundary element approach for predicting vibrations due to subway traffic in Beijing. This model exploits the invariance or periodicity of the system in the longitudinal direction using the Fourier or the Floquet transform to formulate the problem in the frequency-wave number domain.

대상 데이터

  • 1 describes the generated grid of 3D model and tunnel. The model size was 100 m in width, 200 m in length and 66.8 m in depth. The buried depth of the tunnel was 12.

이론/모형

  • In order to analyze the dynamic behaviors of shield tunnel, a 3 dimensional model was built based on a dynamic finite difference method.
  • In this study, a finite difference method was used to investigate the effect of train-induced vibration on the circumjacent soil. Especially, the liquefaction potential due to the propagation of the traffic vibration was analyzed by the numerical analysis.
  • (2014) examined the seismic response of the fluid-structure interaction (FSI) of an undersea tunnel in a broken fault zone during a bidirectional earthquake. The FSI model was created by the finite element method to account for the effects of seepage, dynamic liquid pressure, viscoelastic artificial boundary. The time dependent displacement and acceleration of tunnel structures were obtained and monitored during the earthquake.
  • The behavior of the generated 3-D model was assumed to be subjected to the elasto-perfectly plastic constitutive equations in the Mohr-Coulomb criterion. Thus, the Mohr-Coulomb model was adopted to perform the static analysis.
  • The behavior of the generated 3-D model was assumed to be subjected to the elasto-perfectly plastic constitutive equations in the Mohr-Coulomb criterion. Thus, the Mohr-Coulomb model was adopted to perform the static analysis.
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참고문헌 (11)

  1. Azadi, M., Hosseini, S.M.M.M. (2010), "Analyses of the effect of seismic behavior of shallow tunnels in liquefiable grounds", Tunnelling and Underground Space Technology, 25: 543-552. 

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  3. Cheng, X., Xu, W., Yue, C., Du, X., Dowding, C.H. (2014), "Seismic response of fluid-structure interaction of undersea tunnel during bidirectional earthquake", Ocean Engineering, 75: 64-70. 

  4. Dias, D., Kastner, R. (2013), "Movements caused by the excavation of tunnels using face pressurized shields - Analysis of monitoring and numerical modeling results", Engineering Geology, 152: 17-25. 

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  6. Finn, W.D., Martin, G.R., Byrne, P.M. (1976), "Seismic response and liquefaction of sands. Journal of the Geotechnical Engineering Division", ASCE, 102(8): 841-856. 

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  8. Guo, Y., Jin, X., Ding, J. (2006), "Parallel numerical simulation with domain decomposition for seismic response analysis of shield tunnel", Advances in Engineering Software, 37: 450-456. 

  9. Gupta, S., Liu, W., Degrande, G., Lombaert, G. (2008), "Prediction of vibrations induced by underground railway traffic in Beijing", Journal of Sound and Vibration. 310: 608-630. 

  10. Gupta, S., Gerghe, H.V.D., Lombaert, G., Degrande, G. (2010), "Numerical modeling of vibrations from a Thalys high speed train in the Groene Hart tunnel", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30: 82-97. 

  11. Martin, G.R., Finn, W.D., Seed, H.B. (1975), "Fundamentals of Liquefaction Under Cyclic Loading", Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, 101(GT5): 423-438. 

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