[논문]터널 현장 계측결과를 통한 강관보강 그라우팅의 거동 메커니즘

신현강; 정혁상; 이용주; 김낙영; 고성일

doi:10.9711/ktaj.2021.23.3.133

[국내논문] 터널 현장 계측결과를 통한 강관보강 그라우팅의 거동 메커니즘
Mechanism of steel pipe reinforcement grouting based on tunnel field measurement results 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.23 no.3, 2021년, pp.133 - 149

신현강 ((주)포스코건설 인프라사업본부 서부내륙프로젝트) , 정혁상 (동양대학교 철도건설안전공학과) , 이용주 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 김낙영 (한국도로공사 도로교통연구원) , 고성일 ((주)서하기술단)

초록
AI-Helper

본 논문은 터널 굴착 시 굴착면의 안정성 확보를 위해 매우 활발히 적용되고 있는 강관보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 실제 현장의 계측결과를 이용하여 연구한 결과를 수록하였다. 계측방법은 12 m의 강관에 형상변위계와 변형률계를 부착하여 실제 터널면에 보강을 시행한 다음 강관의 변형과 응력의 계측값을 분석하여 거동 특성을 파악하였으며, 6 m마다 강관이 중첩되는 것을 고려하여 7 m 굴착 시까지의 계측결과를 활용하였다. 또한, 허용응력이 다른 강관(SGT275와 SGT550)을 적용하여 강도차이에 따른 강관 보강재의 거동 특성도 확인하였다. 굴착면에 강관을 설치하고 최초 1 m 굴착 후 다음 굴착이 진행되기 전까지 7시간 동안의 강관 거동을 분석한 결과 굴착 이완하중에 따른 아칭효과로 응력이 재분배되는 거동 특성을 확인할 수 있었다. 1 m씩 굴착됨에 따라 3차원적인 이완하중의 응력분배로 인해 굴착된 구간은 4~6 m 굴착 시 가장 큰 변형을 나타내었다. 이러한 계측을 통해 굴착 전방지반의 설치된 강관에도 변형과 응력이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, SGT275강관(항복강도 275 MPa)과 SGT550강관(항복강도 550 MPa)의 거동을 비교한 결과 변형량의 차이는 최대 18배, 응력은 최대 12배 정도 차이가 발생되어 강도가 큰 강관일수록 이완하중에 대응이 유리한 것으로 나타났다. 본 논문에서는 실제 터널 굴착에 따른 강관의 계측결과를 이용하여 이완하중의 아칭효과에 대응하는 강관 보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 확인할 수 있었고, 그 결과를 본 논문에 수록하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to report the behavioral mechanism of steel pipe reinforcement grouting, which is being actively used to ensure the stability of the excavation surface during tunnel excavation, based on measurements taken at the actual site. After using a 12 m steel pipe attached with a shape displacement meter and a strain gauge to reinforce the actual tunnel surface, behavioral characteristics were identified by analyzing the measured deformation and stress of the steel pipe. Taking into account that the steel pipes were overlapped every 6 m, the measured data up to 7 m of excavation were used. In addition, the behavioral characteristics of the steel pipe reinforcement according to the difference in strength were also examined by applying steel pipes with different allowable stresses (SGT275 and SGT550). As a result of analyzing the behavior of steel pipes for 7 hours after the first excavation for 1 m and before proceeding with the next excavation, the stress redistribution due to the arching effect caused by the excavation relaxation load was observed. As excavation proceeded by 1 m, the excavated section exhibited the greatest deformation during excavation of 4 to 6 m due to the stress distribution of the three-dimensional relaxation load, and deformation and stress were generated in the steel pipe installed in the ground ahead of the tunnel face. As a result of comparing the behavior of SGT275 steel pipe (yield strength 275 MPa) and SGT550 steel pipe (yield strength 550 MPa), the difference in the amount of deformation was up to 18 times and the stress was up to 12 times; the stronger the steel pipe, the better it was at responding to the relaxation load. In this study, the behavior mechanism of steel pipe reinforcement grouting in response to the arching effect due to the relaxation load was identified based on the measured data during the actual tunnel excavation, and the results were reported.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. The behavior of subsidence due to tunnel excavation (Muraki, 1997)
그림 Fig. 2. Stress redistribution according to steel pipe reinforcement application (Muraki, 1997)
그림 Fig. 3. Schematic description of the steel pipe reinforcement mechanism (Geo-Fronte Research Association, 1994)
표 Table 1. Comparison of mechanical properties and chemical composition of steel pipes
표 Table 2. Specifications of steel pipe
그림 Fig. 4. Summary of field test construction
그림 Fig. 5. Installation view of the instrument
그림 Fig. 6. Type of the instrument
표 Table 3. Number of measuring instruments installed and initial date
표 Table 4. SGT275 steel pipe shape displacement meter measurement result (1 m after excavation)
표 Table 5. SGT550 steel pipe shape displacement meter measurement result (1 m after excavation)
그림 Fig. 7. Graph of shape measurement results by position of steel pipe according to change over time
그림 Fig. 8. Graph of measurement results of shape displacement of steel pipe by time period
그림 Fig. 8. Graph of measurement results of shape displacement of steel pipe by time period (continued)
그림 Fig. 9. Graph of shape displacement of steel pipe according to tunnel excavtion
그림 Fig. 10. Graph of shape displacement of steel pipe according to excavation distance
그림 Fig. 10. Graph of shape displacement of steel pipe according to excavation distance (continued)
그림 Fig. 11. Graph of stress change by position of steel pipe according to excavation
그림 Fig. 12. Graph of stress change of steel pipe according to excavation distance
그림 Fig. 13. Graph of tunnel displacement according to excavation

참고문헌 (11)

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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