$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

말뚝선단의 위치가 터널근접 시공에 의한 말뚝의 거동에 미치는 영향에 대한 연구
A study on the effect of the locations of pile tips on the behaviour of piles to adjacent tunnelling 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.17 no.2, 2015년, pp.91 - 105  

이철주 (강원대학교 토목공학과) ,  전영진 (강원대학교 토목공학과 대학원)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝의 하부에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 말뚝선단의 상대위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착으로 인해 유발된 (tunnelling-induced) 말뚝침하, 축력분포, 전단응력 및 겉보기안전율의 변화를 심도 있게 고찰하였다. 말뚝의 선단이 터널굴착에 대한 말뚝선단의 위치를 고려한 영향권 내부에 존재하는 경우 말뚝의 침하는 Greenfield 조건의 최대침하와 인근지반의 침하를 초과하는데 비해, 횡방향 이격거리가 증가하여 영향권 외부에 있는 경우 말뚝의 침하는 그 반대의 경향을 보였다. 말뚝선단이 영향권 내부에 존재하는 경우 tunnelling-induced 인장력이 발생하지만, 말뚝선단이 영향권의 외부에 존재할 경우 말뚝침하를 초과하는 인근지반의 침하로 인해 압축력이 발생하는 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 말뚝의 겉보기안전율(apparent factor of safety)은 말뚝선단이 영향권 내부에 존재할 경우 1.0 미만으로 감소하는 것으로 나타나 말뚝의 사용성에 심각한 문제가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 분석한 말뚝선단의 위치에 대한 영향권 내부 및 외부에서의 말뚝의 거동을 말뚝의 침하, 축력 및 겉보기안전율에 대해 심도 있게 고찰하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the current work, a series of three-dimensional (3D) finite element analyses have been performed to study the effects of the locations of pile tips on the behaviour of single piles to adjacent tunnelling. In the numerical modelling, several key issues, such as tunnelling-induced pile head settlem...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 말뚝선단의 상대위치가 터널근접 시공에 의한 말뚝에 미치는 영향을 3차원 유한요소해석을 실시하여 분석하였다. 말뚝선단의 상대위치에 따른 순수하게 터널굴착에 의해 유발된(tunnellinginduced) 말뚝의 침하, 터널굴착으로 발생한 말뚝의 축력, 겉보기안전율 및 말뚝-인접지반에서의 전단응력에 대하여 상세히 고찰하였고 이를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 지표면에서 20 m 하부까지 풍화토층이 존재하며, 그 하부는 풍화암으로 구성된 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 터널에 대한 말뚝선단의 상대위치에 대한 영향을 분석하기 위해 다양한 말뚝선단의 상대위치(수직 및 횡방향이격거리)에 대한 해석을 수행하였다. 말뚝의 직경(d)은 0.
  • 기존 연구에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 영향권 분석시 주로 점토 혹은 건조모래 지반에 근입된 말뚝에 대해 단순하게 말뚝의 침하량만을 고려했으며, 영향권에 대해 아직까지는 명확하게 규명되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 터널의 위치에 대한 말뚝선단의 상대위치가 터널근접 시공에 의한 말뚝에 미치는 영향을 심도 있게 고찰하기 위해 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 풍화토 지반에 시공된 말뚝의 영향권을 풍화암에서 실시되는 터널굴착으로 인한 tunnelling-induced 말뚝의 침하는 물론이고 말뚝의 축력 및 전단응력 그리고 겉보기안전율(apparent pile capacity) 등에 대해 상세히 고찰하였다.

가설 설정

  • 수치해석에서는 말뚝의 시공에 의한 근입효과 및 이로 인한 지반의 응력변화는 포함시키지 않았다. 따라서 본 연구에서 가정한 말뚝은 현장타설말뚝의 거동과 유사하다고 가정할 수 있다. 터널의 굴착은 종방향(Y)에 대하여 0D에서 8D (0 m~+80 m)구간 사이에서 실시되었다(Fig.
  • 5 m 하부에 위치하고 있다. 지표면에서 20 m 하부까지 풍화토층이 존재하며, 그 하부는 풍화암으로 구성된 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 터널에 대한 말뚝선단의 상대위치에 대한 영향을 분석하기 위해 다양한 말뚝선단의 상대위치(수직 및 횡방향이격거리)에 대한 해석을 수행하였다.
  • 터널의 굴착은 각 단계별로 1 m씩 실시되는 것으로 가정하여 총 80단계에 걸쳐서 실시되었다. 터널굴착 단계가 종료된 이후 굴착면에는 두께 200 mm의 숏크리트를 타설하였는데 터널굴착 직후에는 연성 숏크리트로 가정하여 5,000MPa의 탄성계수를 적용하였으며, 다음 굴착단계에서 이를 강성 숏크리트의 물성치로 변환하여 15,000MPa의 탄성계수를 가지는 것으로 가정하였다. 해석 결과의 분석을 위하여 임의의 심도에서 말뚝의 축력 P는 P=σzz)avg × Ap 식으로 산정하였다, 여기서 σzz)avg 는 특정심도에서 말뚝 수직응력의 값을 평균한 것이고, Ap는 말뚝의 단면적이다.
  • 1장에서 설명). 터널의 굴착은 각 단계별로 1 m씩 실시되는 것으로 가정하여 총 80단계에 걸쳐서 실시되었다. 터널굴착 단계가 종료된 이후 굴착면에는 두께 200 mm의 숏크리트를 타설하였는데 터널굴착 직후에는 연성 숏크리트로 가정하여 5,000MPa의 탄성계수를 적용하였으며, 다음 굴착단계에서 이를 강성 숏크리트의 물성치로 변환하여 15,000MPa의 탄성계수를 가지는 것으로 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
tunnelling-induced 축력분포도 상이할 것으로 추론할 수 있는 이유는? 41 이다. 즉 말뚝의 횡방향 이격거리가 증가할수록 침하량이 감소하며 그 경향이 말뚝선단이 터널크라운 바로 위에 존재하는 경우와 상이하기 때문에 tunnelling-induced 축력분포도 상이할 것으로 추론할 수 있다.
신설터널이 기존재하는 구조물의 기초에 근접하여 시공됬을 때 발생하는 말뚝의 변위 및 축력 분포 변화의 원인은 무엇인가? 최근 도심지에서 신설터널이 기존재하는 구조물의 기초에 근접하여 시공되는 경우가 자주 발생하는데, 터널굴착에 의한 지반침하로 인해 말뚝에 변위(침하 혹은 횡방향 변형)가 발생하고 및 축력의 분포가 변하게 된다. 국내에서도 이러한 상황은 도심지에서 실시되는 터널의 설계 및 시공시 자주 발생하고 있는 실정이다(Korea Rail Network Authority, 2014).
터널굴착에 의해 말뚝의 침하가 주로 발생하는 범위는 말뚝의 중심에서 종방향으로 ±1D 이내 정도라고 할 수 있다고 본 이유는? 0 부근인 것으로 나타났다. 터널의 굴착이 말뚝을 중심으로 종방향으로 ±0.3D의 구간에서 진행 중일 때 전체 침하량의 약 29%가 발생하였으며, 말뚝을 중심으로 ±1D 이내에서 진행될 때 전체 침하량의 약 64%가 발생하였다. 따라서 터널굴착에 의해 말뚝의 침하가 주로 발생하는 범위는 말뚝의 중심에서 종방향으로 ±1D 이내 정도라고 할 수 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (25)

  1. Attewell, P.B., Yeates, J., Selby, A.R. (1986), "Soil movements induced by tunnelling and their effects on pipelines and structures", Blackie, Glasgow. 

  2. Cho, I.H., Nam, C.H., Lee, A.G., Choi, G.M., Lee, S.D. (2010), "Behavior of the tunnel due to distance during adjacent tunnelling in the existing deep foundation", Conference of the Korean Society of Civil Engineers, pp. 502-505. 

  3. Cho, I.H. (2012), "behavior of the tunnel constructed in the vicinity of an existing deep foundation", Master thesis, University of Ajou, pp. 57-58. 

  4. Davisson, M.T. (1972), "High capacity piles. proceedings of lecture series in innovations in foundation construction", ASCE, Illinois Section, pp. 81-112. 

  5. Devriendt, M., Williamson, M. (2011), "Validation of methods for assessing tunnelling-induced settlements on piles", Ground Engineering, March, pp. 25-30. 

  6. Jacobsz, S.W. (2002), "The effects of tunnelling on piled foundations", PhD thesis, University of Cambridge. 

  7. Kaalberg, F.J., Teunissen, E.A.H., van Tol, A.F., Bosch, J.W. (2005), "Dutch research on the impact of shield tunneling on pile foundations", Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, Proceedings of 5th International Conf. of TC 28 of the ISSMGE, pp. 123-133. 

  8. Korea Rail Network Authority. (2014), "A technical report on change of tunnelling method underneath an existing superstructure" (unpublished internal report) 

  9. Lee, C.J. (2012a), "Three-dimensional numerical analyses of the response of a single pile and pile groups to tunnelling in weak weathered rock", Tunnel Underground Space Technolgy, Vol. 32, pp. 132-142. 

  10. Lee, C.J. (2012b), "Behaviour of single piles and pile groups in service to adjacent tunnelling conducted in the lateral direction of the piles", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 14, No. 4, pp. 337-356. 

  11. Lee, C.J. (2012c), "The response of a single pile and pile groups to tunnelling performed in weathered rock", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 32, No. 5C, pp. 199-210. 

  12. Lee, G.T.K., Ng, C.W.W. (2005), "The effects of advancing open face tunneling on an existing loaded pile", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 131, No. 2, pp. 193-201. 

  13. Lee, I.M. (2014), "Geotechnical principles of tunnels", CIR, pp. 112-113. 

  14. Lee, Y.J. (2008), "A boundary line between shear strain formations associated with tunneling adjacent to an existing piled foundation", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 10, No. 3, pp. 283-293. 

  15. Lee, Y.J., Hwang, J.W. (2011), "A study on degree of inclination of model pile due to tunnelling", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 13, No. 4. pp. 305-317. 

  16. Liu, C., Zhang, Z., Regueiro, R.A. (2014), "Pile and pile group response to tunnelling using a large diameter slurry shield - Case study in Shanghai", Computers and Geotechnics, Vol. 59, pp. 21-43. 

  17. Marshall, A.M. (2009), "Tunnelling in sand and its effect on pipelines and piles", PhD thesis, University of Cambridge. 

  18. Williamson, M.G. (2014), "Tunnelling effects on bored piles in clay", PhD thesis, University of cambridge UK. 

  19. Mair, R.J., Williamson, M.G. (2014), "The influence of tunnelling and deep excavation on piled foundations", Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, pp. 21-30. 

  20. Ng, C.W.W., Lu, H., Peng, S.Y. (2013), "Threedimensional centrifuge modelling of twin tunnelling effects on an existing pile", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 35, pp. 189-199. 

  21. Ng, C.W.W., Lu, H. (2014), "Effects of the construction sequence of twin tunnels at different depths on an existing pile", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 51, No. 2, pp. 173-183. 

  22. Ng, C.W.W., Soomro, M.A., Hong, Y. (2014), "Three-dimensional centrifuge modelling of pile group responses to side-by-side twin tunnelling", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 43, pp. 350-361. 

  23. Pang, C.H. (2006), "The effects of tunnel construction on nearby pile foundation", PhD thesis, The National University of Singapore. 

  24. Plaxis. (2011), "Plaxis 3D user's manual". 

  25. Selemetas, D. (2005), "The response of full-scale piles and piled structures to tunnelling", PhD thesis, University of Cambridge. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로