$\require{mediawiki-texvc}$

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.

수중터널 지반 접속부 안정성 확보를 위한 터널 설계에 대한 수치해석적 연구
Numerical study on tunnel design for securing stability at connection between submerged floating tunnel and bored tunnel 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.22 no.1, 2020년, pp.77 - 89  

강석준 (한국과학기술원 건설및환경공학과) ,  조계춘 (한국과학기술원 건설및환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

수중 부유식 터널은 터널 세그먼트가 부력에 의해 수중에 부유하도록 하는 터널의 한 유형으로, 최근 활발히 연구되고 있다. 수중터널이 지면에 연결되면 수중터널과 지반 내부의 지중터널이 연결되어야 하는데, 두 터널의 서로 다른 구속조건과 거동 특성에 의해 두 터널의 연결부위에 응력이 집중될 가능성이 매우 높다. 따라서 연결부 주변의 안정성을 보장하기 위해 특별한 설계 및 시공 방법을 적용해야 한다. 그러나 연결부 안정성에 대한 기존 연구가 충분히 수행되지 않아서 기본적인 단계의 연결부 안정성 검토에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수중터널과 지중터널의 연결부를 수치해석을 통해 모사하여 연결부 주변 지반에서 전단 변형 집중이 발생하는 것을 확인하였고, 시공 시 처리할 수 있는 구조적 인자가 연결부 주변 지반의 안정성 확보에 어떠한 영향을 가지는지에 대해 분석하였다. 수치해석 결과는 두 종류의 터널이 가지는 변위의 불균형으로 인한 위험이 그라우팅 재료 및 조인트 자유도 구성을 통해 완화될 수 있음을 보였다. 이 연구에서 도출된 결과는 비록 수치해석을 통한 정성적인 결과이지만, 향후 연구에서 수중터널과 지중터널의 연결의 설계 시 주요하게 고려해야 하는 구조적 인자 및 위험 지역을 판단하는 것에 기여할 것이라 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Submerged floating tunnel (SFT) is a type of tunnel that allows tunnel segments to float underwater by buoyancy, and is being actively studied in recent years. When the submerged floating tunnel is connected to the ground, the tunnel and the bored tunnel inside the ground must be connected. There is...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 4는시멘트와 점토를 활용한 그라우팅 시공 시 연결부 주변 지반에 발생하는 전단 변형 분포를 나타낸다. 그라우팅 재료의 강성에 따른 터널과 그라우팅재 사이의 경계면 특성을 이해하고 적절한 그라우팅재를 선택하기 위해 다양한 그라우팅 재료를 이용한 수치해석 결과를 바탕으로 그라우팅 재료 특성이 연결부 주변 지반 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 수치해석 모델에서 고려되는 경계면 결합 강성(coupling stiffness, ik)은 식 (1)과 같이 표현될수 있으며 그라우팅재의 강성에 따라 변화한다(Itasca, 2013).
  • 일반적인 방식의 터널 설계 시 존재하는 연결부 근처 지반의 전단 변형 집중을 확인하고, 해당 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 그라우팅 재료와 조인트 설계에 대한 영향을 파악하기 위한 사례 연구가 수행되었다. 본 연구는 특정 지역을 대상으로 수행되지 않았기 때문에 수중터널과 지중터널의 연결 시 주요하게 검토되어야 하는 구조적 인자들의 영향을 파악하는 정성적인 연구 결과만을 제시하였다. 이 연구에서 도출된 주요 결론은 다음과 같이 요약된다.
  • 본 연구에서는 수중터널이 지반에 접속할 때 지중터널과 연결되는 연결부 주변지반의 거동을분석하기 위한 수치해석적 연구가 수행되었다. 일반적인 방식의 터널 설계 시 존재하는 연결부 근처 지반의 전단 변형 집중을 확인하고, 해당 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 그라우팅 재료와 조인트 설계에 대한 영향을 파악하기 위한 사례 연구가 수행되었다.
  • 이 연구에서는 특정 영역에서 정량적 결과를 도출하기보다 수중터널이 지중터널과 연결되었을 때 주변 지반의 안정성을 분석하기 위해 다양한 사례의 분석을 용이하게 하기 위해 수치해석 연구가 수행되었다. 수치해석을 위한 소프트웨어로는 ITASCA 사의 FLAC 3D (Fast Lagrangian Analysis of Continuum in three dimensions)가 사용되었다.

가설 설정

  • 수치해석 모델은 지반과 해양 환경, 수중터널, 그리고 지중터널을 모사하도록 구성되었다. 수중터널의 외부에서 작용하는 파랑 및 교통하중은 수중터널 끝에서 연직 아래방향으로 가해진다고 가정하였으며, 주기 0.5초, 파고 1 m의 파랑이 수직방향으로 가해지는 상황을 설정하였다. 지반은 균일한 화강암 지반으로 가정되었으며 수치 해석 내에서는 Mohr-Coulomb 모델로 화강암의 일반적인 물성을 입력하여 모사되었다.
  • 5초, 파고 1 m의 파랑이 수직방향으로 가해지는 상황을 설정하였다. 지반은 균일한 화강암 지반으로 가정되었으며 수치 해석 내에서는 Mohr-Coulomb 모델로 화강암의 일반적인 물성을 입력하여 모사되었다. 지중터널 및 수중터널의 길이는 각각 100 m로 설정되었으며, 터널의 물성으로는 일반적인 콘크리트 라이닝의 물성이 입력되었다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선박이나 항공기를 이용한 운송이 가지는 약점을 극복하기 위한 주요 대안은 무엇이 있는가? 최근 해저터널 및 침매터널은 선박이나 항공기를 이용한 운송이 가지는 약점을 극복하기 위한 주요 대안으로서 연구되고 있다. 또한 연안의 지반공학적 기술 및 구조공학의 발전과 함께 기상환경에 적은 영향을 받으며 수중을 통한 선형 경로의 생성을 가능하게 하는 수중 부유식 터널(SFT)의 개념이 잠재적인 해결책으로 제안되고 있다. 수중 부유식 터널을 활용하고 그 이점을 극대화하기 위해서는 육지로의 연결이 필수적이다(Mazzolani et al.
수중 부유식 터널은 무엇인가? 수중 부유식 터널은 터널 세그먼트가 부력에 의해 수중에 부유하도록 하는 터널의 한 유형으로, 최근 활발히 연구되고 있다. 수중터널이 지면에 연결되면 수중터널과 지반 내부의 지중터널이 연결되어야 하는데, 두 터널의 서로 다른 구속조건과 거동 특성에 의해 두 터널의 연결부위에 응력이 집중될 가능성이 매우 높다.
수중터널이 내륙에 건설된 지중터널과 연결되면 어떻게 되는가? , 2010). 그런데, 수중터널이 내륙에 건설된 지중터널과 연결되면 두 터널의 상이한 구속 조건 때문에 서로 다른 거동을 보이게 된다. 수중터널은 파랑이나 교통하중으로 인해 동적인 거동을 보이며(Yan et al.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. Chen, J.Y., Sun, S.N., Wang, B.G. (2008). "Dynamic analysis for the tether of submerged floating tunnel", Chinese Journal of Computational Mechanics, Vol. 25, No. 4, pp. 488-493. 

  2. Hong, Y., Ge, F. (2010). "Dynamic response and structural integrity of submerged floating tunnel due to hydrodynamic load and accidental load", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 35-50. 

  3. Itasca, F. (2013). Fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions, Online Manual, pp. 175-180. 

  4. Jakobsen, B. (2010). "Design of the submerged floating tunnel operating under various conditions", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 71-79. 

  5. Kunisu, H., Mizuno, S., Mizuno, Y., Saeki, H. (1994). "Study on submerged floating tunnel characteristics under the wave condition", Proceedings of the Fourth International Offshore and Polar Engineering Conference, Vol. 94, Osaka, pp. 96. 

  6. Mazzolani, F.M., Faggiano, B., Martire, G. (2010). "Design aspects of the AB prototype in the Qiandao Lake", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 21-33. 

  7. Nilsen, B., Palmstrom, A. (2001). "Stability and water leakage of hard rock subsea tunnels", Proceedings of the International Conference on Modern Tunneling Science and Technology, Kyoto, pp. 497-502. 

  8. Oh, S.H., Park, W.S., Jang, S.C., Kim, D.H. (2013). "Investigation on the behavioral and hydrodynamic characteristics of submerged floating tunnel based on regular wave experiments", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 33, No. 5, pp. 1887-1895. 

  9. Shi, P., Zhang, D., Pan, J., Liu, W. (2016). "Geological investigation and tunnel excavation aspects of the weakness zones of Xiang'an subsea tunnels in China", Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 49, No. 12, pp. 4853-4867. 

  10. Xiao, J., Huang, G. (2010). "Transverse earthquake response and design analysis of submerged floating tunnels with various shore connections", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 233-242. 

  11. Yan, H., Yuqi, L., Jianxing, Y. (2016), "Dynamic response of submerged floating tunnel in the flow field", Procedia Engineering, Vol. 166, pp. 107-117. 

  12. Youshi, H., Fei, G. (2010). "Dynamic response and structural integrity of submerged floating", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 35-50. 

  13. Zhang, K., Xiang, Y., Du, Y. (2010). "Research on tubular segment design of submerged floating tunnel", Procedia Engineering, Vol. 4, pp. 199-205. 

  14. Zhou, X., Wang, Z., Fan, Y., Pan, J. (2012), "Safety study on connection joint for submerged floating tunnel", Applied Mechanics and Materials, Trans Tech Publications, Vol. 170, pp. 1708-1711. 

  15. Zingg, S., Anagnostou, G. (2012). "Tunnel face stability in narrow water-bearing fault zones", Proceedings of the EUROCK 2012, the 2012 ISRM International Symposium-Rock Engineering and Technology for Sustainable Underground Construction, Zurich, pp. 1-11. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
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