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문제 정의
- 본 논문에서는 터널 붕괴 사례를 기반으로 훈련된 인공신경망을 이용하여 다양한 영향인자로부터 터널 붕괴에 대한 확률적 가능성을 정량적으로 평가하기 위한 새로운 접근을 제시하며 동시에 개발된 기법이 현장적용 측면에 있어서 합리성을 갖고 있는지를 검토한 결과를 정리하였다.
- 본 연구를 통해 개발된 신규 위험도 지수 산정 및 평가 차트의 현장 적용성을 평가하기 위하여, 이미 붕괴가 발생한 터널구간을 대상으로 터널 붕괴 위험도 지수 산정추이를 파악해 보았다. 본 현장적용 연구에서는 1차적으로 붕괴구간 100m 정도 후방에서 굴착해 들어오면서 터널 붕괴 위험도 평가를 수행하는 상황을 가상하여 붕괴 위험도 평가를 실시하였다.
- 본 연구를 통해서 터널의 붕괴 위험도 지수개념을 제안하고 정량적인 지수를 산정키 위한 제반 이론적 배경과 산정방법을 제시하였다. 또한, 주어진 터널 설계자료나 시공 중 터널의 막장상태에 대하여 평가된 KTH-Index값을 적절히 평가함으로써, 터널 붕괴위험을 사전에 평가 그리고 조속한 대처를 통하여 붕괴위험을 최소화 시킬 수 있는 조건을 확보할 수있도록 하였다.
- 본 연구에서는 상관도 행렬개념과 각 인자의 가중치를 산정하는 체계를 기반으로 터널 위험도 지수라는 새로운 평가체계를 제안하였다. 또한, 기존 적용사례에서는 상관도 행렬을 구성하는 각 행렬항(matrix elements)들을 전문가의 경험상에 기초하여 인위적으로 결정함으로써, 그 결과의 객관성과 동일문제에 대한 범용 툴로써 발전되지 않았으나, 본 연구에서는 인공신경망 민감도 해석기법을 활용하여 기 구축된 기존 붕괴 터널현장 자료 DB을 분석하여 각 인자간의 민감도를 의미하는 상관도 행렬의 각 항들을 객관적으로 결정할 수 있도록 하였다.
- 위와 같은 사실에 입각하여 판단하면 위험수준 1정도에서는 붕괴의 조짐 등이 파악될 수 있는 가능성이 있으며, 실제로 위험수준 3이상에서 실제 붕괴가 발생하였음을 알 수 있다. 본 평가는 실제 붕괴가 발생한 현장에 적용된 경우로, 지수의 변화추이와 작성된 위험수준 분포범위의 현장 적용성을 직관적으로 파악할 수 있다.
- 지보패턴을 이용한 터널설계방식은 최종적으로 다양한 수치해석을 통한 터널 안정성에 대한 설계 적정성 평가를 수행하기는 하나 몇몇 대표 지반정수 및 터널의 기하학적인 특성만을 고려해 수치 해석적으로 평가된다. 이를 통해 지반 굴착변위에 따른 지보재의 안전성을 검토하는 정도로 설계 적정성 검토를 수행한다.
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