초록

목차 Contents

• 1장 서 론...49
• 1절 연구배경 및 목적...49
• 2절 연구내용 및 범위...54
• 2장 터널의 비파괴조사...56
• 1절 개 요...56
• 2절 비파괴 검사(Non-Destructive Test)기술...57
• 1. 건설분야에서 비파괴 검사기술...57
• 2. 터널에서의 비파괴 검사기술...59
• 2.1 비파괴 검사의 조건...59
• 2.2 비파괴 시험의 종류 및 선정...61
• 3. 비파괴 조사의 원리 및 방법...63
• 3.1 전자파 레이다(GPR)법...63
• 3.1.1 전자기파의 기본 원리...63
• 3.1.2 GPR 자료의 분석방법...66
• 3.2 충격반향법(Impact Echo Method)...74
• 3.2.1 충격반향법의 원리...75
• 3.2.2 자료획득...78
• 3.3 적외선 열화상기법...79
• 3.3.1 적외선 열화상기법의 원리...80
• 3절 비파괴 모델실험...82
• 1. 시험체 제작...82
• 1.1 Model Ⅰ...83
• 1.2 Model Ⅱ...83
• 1.3 Model Ⅲ...83
• 1.4 Model Ⅳ...84
• 2. 시험장치 및 실험방법...86
• 2.1 GPR 시험장치 및 실험방법...86
• 2.1.1 GPR 시험장치...86
• 2.1.2 GPR 안테나...87
• 2.2 충격반향 시험장치 및 방법...87
• 2.2.1 충격반향 시험장치...87
• 2.2.2 측정방법...91
• 2.3 적외선 열화상장비 및 측정방법...91
• 2.3.1 적외선 열화상장비...91
• 2.3.2 측정방법...93
• 3. 실험결과 및 분석...95
• 3.1 GPR 시험결과 및 분석...95
• 3.1.1 Model Ⅰ...95
• 3.1.2 Model Ⅱ...99
• 3.1.3 Model Ⅲ...106
• 3.1.4 Model Ⅳ...112
• 3.2 충격반향시험 결과 및 분석...120
• 3.2.1 Model Ⅰ...120
• 3.2.1 Model Ⅱ...122
• 4절 터널 현장적용...125
• 1. GPR 시험의 적용...125
• 1.1 재래식 터널...125
• 1.1.1 도로 터널(사례 1)...125
• 1.1.2 도로 터널(사례 2)...127
• 1.2 NATM 터널...130
• 1.2.1 지하철 터널...130
• 1.2.2 도로 터널...131
• 2. 충격반향시험의 적용...133
• 2.1 대상터널 및 조사...133
• 2.2 측정결과 및 분석...134
• 3. 적외선 열화상법의 적용...137
• 3.1 대상터널 및 조사...137
• 3.2 측정결과 및 분석...137
• 3장 터널 실험 및 거동 평가...145
• 1절 터널 라이닝...146
• 1. 균열사례 조사...146
• 2절 터널 라이닝 모형 실험...150
• 1. 차원 해석...150
• 1.1 이론적 배경...150
• 1.2 지반과 숏크리트...152
• 1.3 지반과 복충라이닝...155
• 2. 실험목적...158
• 3. 실험장치 및 실험방법...161
• 3.1 반력 프레임...161
• 3.2 재하 시스템...162
• 3.3 구속조건...165
• 3.4 시험체 제작...166
• 3.5 지반 모형 타설...171
• 3.6 하중 조건...172
• 3.7 계측 및 계측기구...175
• 4. 실험결과 및 고찰...177
• 4.1 용어정의 및 단면력 계산...177
• 4.2 측압·구속효과...180
• 4.3 재하형상 효과...194
• 4.4 재하형태 및 복충 라이닝 효과...200
• 4.5 배면공동 존재 효과...212
• 4.6 라이닝 두께 효?치 및 마찰 효과...230
• 4.8.1 지반설치 효과...234
• 4.8.2 라이닝과 지반의 마찰효과...236
• 4.9 균열 특성...238
• 3절 터널 원심모형실험...249
• 1. 원심모형실험...249
• 1.1 원심모형실험의 필요성...249
• 1.2 원심모형실험의 원리...251
• 1.2.1 원심모형실험의 차원해석...251
• 1.2.2 원심모형실험의 상사성...253
• 1.2.3 원심모형실험의 활용 및 한계...259
• 2. 실험의 목적...267
• 3. 실험장치 및 방법...272
• 3.1 실험장치 및 계측...272
• 3.1.1 원심재하기(geotechnical centrifuge)...272
• 3.1.2 강사기(降沙機, sand rainer)...278
• 3.1.3 사각용기(rectangular container)...281
• 3.1.4 모형 라이닝 시험체 제작...281
• 3.1.5 계측센서 및 장비...286
• 3.2 실험조건...294
• 3.2.1 라이닝 구조적 결함 및 변상조건...294
• 3.2.2 토피고에 의한 지반하중조건...298
• 3.2.3 지반-라이닝 접촉 및 라이닝 강성저하 조건...298
• 3.3 강사법에 의한 표준사의 상대밀도...299
• 3.3.1 주문진 표준사...299
• 3.3.2 강사기를 이용한 상대밀도 조정...301
• 3.4 실험방법...305
• 3.4.1 라이닝 모형 준비단계...305
• 3.4.2 용기 준비단계...305
• 3.4.3 지반작성 단계...306
• 3.4.4 지반성형 및 마무리단계...307
• 3.4.5 원심 비행단계...307
• 4. 실험 결과 및 고찰...311
• 4.1 라이닝 변형률, 휨모멘트, 축력...312
• 4.1.1 구조적 결함 및 변상조건...312
• 4.1.2 보강 조건...346
• 4.1.3 토피 조건...354
• 4.1.4 라이닝 경계접촉 및 강성저하 조건...357
• 4.1.5 라이닝 항복비 평가...362
• 4.2 라이닝 토압...368
• 4.2.1 터널 연직응력 추정이론...368
• 4.2.2 라이닝 토압 분포...371
• 4.3 지중토압 및 지표침하...383
• 4.3.1 지중토압...383
• 4.3.2 지표침하...384
• 4장 터널 해석 및 안정성평가...386
• 1절 터널 라이닝 해석방법...386
• 1. 지반반력 개념에 의한 해석법...386
• 2. 상대강성개념에 의한 해석법...387
• 3. 수렴-구속 해석법...390
• 4. 유한요소 해석법...392
• 2절 터널 라이닝 설계...394
• 1. 숏크리트 설계...394
• 1.1 숏크리트 라이닝 허용응력 설계...394
• 1.2 평면 숏크리트 설계...395
• 1.3 1-mesh 보강 숏크리트 설계...395
• 1.4 2-mesh 보강 숏크리트 설계...396
• 2. 콘크리트 라이닝 설계...396
• 3절 라이닝 탄소성 유한요소해석 프로그램...399
• 1. 목적...399
• 2. 평면프레임 요소...401
• 3. 프로그램 요소...405
• 3.1 항복 모멘트...405
• 3.2 탄소성 빔...407
• 3.3 수렴조건 및 기타...409
• 4. 인터페이스 요소...411
• 5. 실험과 수치해석의 비교...419
• 5.1 6cm 단일라이닝 비교해석...420
• 5.1.1 실험과 비교...420
• 5.1.2 수치해석과의 비교...423
• 5.2 9cm 단일 및 복충라이닝 비교해석...426
• 5.2.1 실험과 비교...426
• 5.2.2 수치해석과의 비교...427
• 6. 복충라이닝 변수해석...431
• 6.1 접선/법선 강성비의 변화에 따른 거동...432
• 6.2 콘크리트 라이닝두께 변화에 따른 거동...436
• 6.3 숏크리트 두께 변화에 따른 거동...441
• 6.4 숏크리트의 보강에 따른요소해석...446
• 1. 목적...446
• 2. 지반 인터페이스 요소...446
• 3. 변수 해석...449
• 3.1 개요...449
• 3.2 지반과 단일라이닝 사이의 변수해석결과...453
• 3.2.1 단일라이닝과 지반의 동시해석시 추천사항...458
• 3.3 지반과 복충라이닝 동시해석의 변수해석결과...458
• 3.3.1 숏크리트와 콘크리트 라이닝 강성비 변화...458
• 3.3.2 지반과 숏크리트 라이닝의 강성비를 변화...462
• 3.3.3 지반과 복충라이닝의 동시해석시 추천사항...463
• 5절 초기지압 및 지보시차를 고려한 해석...466
• 1. 개 요...466
• 2. 굴착 불평형력 계산 방법...467
• 3. 해석 흐름도...471
• 4. 프로그램 구성 요소...473
• 5. 변수 해석...474
• 5.1 개요...474
• 5.2 해석 결과...476
• 5.2.1 지반의 물성변화에 따른 라이닝 거동...476
• 5.2.2 측압계수(K)의 변화에 따른 라이닝 거동...477
• 5.2.3 숏크리트 라이닝 거동...481
• 5.2.4 콘크리트 라이닝 거동...482
• 6절 터널 라이닝 해석시스템(DW-TULAS)...488
• 1. 개 요...488
• 2. 해석 모듈...489
• 2.1 Single Lining 해석모듈...489
• 2.2 Double Lining 해석모듈...491
• 2.3 Q4-Single(Elastic) 해석모듈...491
• 2.4 Q4-Double(Elastic) 해석모듈...492
• 2.5 Q4-Double(Elasto-Plastic) 해석모듈...492
• 3. 후처리...493
• 7절 터널 현장적용 사례...503
• 1. 지질개요 및 터널의 제원...503
• 2. 수치해석...505
• 2.1 대상단면...505
• 2.2 유한요소망 및 경계조건...506
• 2.3 입력물성치...506
• 2.4 허용응력의 결정...508
• 2.5 결과 비교...508
• 2.6 숏크리트 및 콘크리트 라이닝의 거동...510
• 3. 수치해석에 의한 천단균열억제 방안...515
• 3.1 처짐벡타의 비교...516
• 3.2 축력의 비교...517
• 3.3 휨모멘트의 비교...520
• 3.4 정 리...520
• 5장 터널 정밀 계측...522
• 1절 AE를 이용한 정밀계측...522
• 1. 미소파괴음의 원리...522
• 1.1 Energy...523
• 2. 실험방법...524
• 2.1 EA 센서 부착...524
• 2.2 EA 측정시스템...525
• 3. 실험결과...527
• 3.1 각 채널에서의 Energy와 Count와의 관계...527
• 3.2 채널별 Energy 및 Count 관계...527
• 4. 실험결과 분석...532
• 4.1 파괴하중과 미소파괴음 발생...532
• 4.2 채널별 energy 및 count 관계...533
• 2절 광변위센서를 이용한 정밀계측...534
• 1. 개 요...534
• 2. 광변위센서 계측시스템...534
• 2.1 광섬유의 구조...534
• 2.2 측정 원리...536
• 2.2.1 광량 감쇠법...536
• 2.3 계측시스템...538
• 3. 계측방법...539
• 3.1 광변위센서 설치...539
• 3.2 광변위센서 계측시험...543
• 4. 계측결과 및 분석...544
• 5. 터널현장적용...551
• 5.1 대상터널 개요...551
• 5.2 광변위센서 설치...552
• 5.3 측정결과 및 분석...555
• 3 자동원격측량시스템...557
• 1. 서론...557
• 2. 자동원격측량기술...557
• 2.1 자동원격 무인제어...558
• 2.2 대상물자동인식 및 추적장치...559
• 2.3 시간경과에 따른 대상물의 변위측정...560
• 3. 레이져발진 및 측량원리...561
• 4. 터널 현장적용...563
• 4.1 대상터널...563
• 4.2 측정장비 및 설치...565
• 4.2.1 자동원격측량기의 설치...565
• 4.2.2 프리즘 설치...567
• 4.2.3 측정장비...569
• 4.3 측정결과 및 분석...570
• 6장 터널 변상원인 및 건전도 평가...576
• 1절 이론적 배경...577
• 1. 인공신경망 이론...577
• 1.1 인공신경망의 개념...577
• 1.2 인공신경망의 특징 및 종류...581
• 1.2.1 Mapping ANN...582
• 1.2.2 Recurrent ANN...584
• 1.2.3 Temporal ANN...585
• 1.2.4 Hybrid ANN...586
• 1.3 다층 퍼셉트론(multi-layer perceptron)...587
• 1.3.1...587
• 1.3.2 다층 퍼셉트론...588
• 2. 터널 변상원인과 특징...600
• 2.1 외력에 의한 변상...600
• 2.1.1 지반이완에 의한 연직압...601
• 2.1.2 편압·사면활동...604
• 2.1.3 지반 미끄러짐...608
• 2.1.4 소성압...610
• 2.1.5 지반 지지력 부족...613
• 2.1.6 수압·동결압...615
• 2.1.7 지반침하에 의한 터널 침하...618
• 2.2 재질열화에 의한 변상...622
• 2.2.1 중성화...628
• 2.2.2 염해...628
• 2.2.3 유해수...630
• 2.2.4 재료 및 시공방법과 관련된 변상...631
• 2.2.5 강재부식...632
• 2.2.6 알칼리 골재반응...633
• 2.2.7 화재...633
• 2.2.8 연해...634
• 2.3 누수 및 동해에 의한 변상...634
• 2.3.1 누수...634
• 2.3.2 동해...635
• 2.4 기타...637
• 2.4.1 라이닝 배면공동...637
• 2.4.2 라이닝 두께부족...638
• 2.4.3 인버트...638
• 3. 터널 건전도 평가기준...639
• 3.1 국내 터널 건전도 평가기준...639
• 3.2 국외 터널 건전도 형가기준(1)-도로터널...639
• 3.2.1 판정구분...640
• 3.2.2 판정기준...640
• 3.3 국외 터널 건전도 평가기준(2)-철도터널...647
• 3.3.1 판정구분...649
• 3.3.2 판정기준...650
• 2절 변상현상에 대한 해석적 연구...655
• 1. 변상사례에 대한 검토...655
• 1.1 변상원인별 현상 접근...655
• 1.2 변상현상별 원인 접근...661
• 2. 수치해석에 의한 검토...665
• 2.1 수치해석 입력요소...665
• 2.2 지반이완 연직압에 의한 라이닝 변상해석...669
• 2.3 편압에 의한 라이닝 변상해석...673
• 2.3.1 사면지형의 편압에 의한 라이닝 거동...674
• 2.3.2 지반물성차 편압에 의한 라이닝 거동...676
• 2.4 소성압에 의한 라이닝 변상해석...678
• 3절 터널 건전도 평가 시스템(DW-TSES)...681
• 1. 인공신경망 모델 설계...681
• 1.1 학습자료 구성...681
• 1.2 인공신경망 모델 구성...682
• 2. 터널 건전도 평가 시스템...686
• 2.1 터널 라이닝 변상현상의 입력...687
• 2.1.1 외력에 의한 변상 판정항목...687
• 2.1.2 재질열화 및 누수 판정항목...688
• 2.1.3 건전도 평가항목...688
• 2.1.4 라이닝 변상현상 입력항목...689
• 2.2 터널시공조건 및 주변환경 입력...691
• 2.2.1 외력에 의한 변상 판정항목...691
• 2.2.2 재질열화 및 누수 판정기준...692
• 2.2.3 터널 시공조건 및 주변환경 입력...692
• 2.3 변상원인 추론과정...694
• 2.3.1 외력에 의한 변상의 경우...694
• 2.3.2 재질열화 및 누수의 경우...695
• 2.4 건전도 평가과정...695
• 2.5 보수보강 대책과정 제시과정...696
• 3. 터널 건전도 평가시스템(DW-TSES)...697
• 3.1 대상터널의 제원입력...697
• 3.2 터널변상현상 입력...698
• 3.3 시공조건 및 주변환경조건 입력...701
• 3.4 변산원인 추론결과 제시...702
• 3.5 건전도 평가 결과...703
• 3.6 보수보강대책 제시...704
• 4. 현장사례 적용...705
• 4.1 소성압...705
• 4.2 횡단방향 편압·사면활동 - 사례 1...709
• 4.3 횡단방향 편압·사면활동 - 사례 2...713
• 4.4 종단방향 편압·지반미끄러짐...716
• 4.5 지반이완에 의한 연직압 - 사례 1...720
• 4.6 지반이완에 의한 연직압 - 사례 2...723
• 4.7 수압...726
• 7장 터널 유지관리 및 보수·보강...729
• 1절 터널 유지관리...730
• 1.1 유지관리의 기본적 고찰...730
• 1.1.1 터널 유지관리의 기본적 고찰...730
• 1.1.2 터널 유지관리의 수순...732
• 2절 터널 보수·보강...736
• 2.1 재질열화 대책...736
• 2.1.1 표면청소...736
• 2.1.2 깨어냄...738
• 2.1.3 보강판...738
• 2.1.4 철망공법...740
• 2.1.5 라이닝 보강...741
• 2.1.6 보강 새들(saddle)...745
• 2.1.7 부분개축...746
• 2.2 누수·동해 대책...747
• 2.2.1 도수공법...750
• 2.2.2 홈파기공법...751
• 2.2.3 지수공법...751
• 2.2.4 숏크리트공법·도포공법...753
• 2.2.5 방수관...754
• 2.2.6 방수쉬트...755
• 2.2.7 배면주입공법...756
• 2.2.8 수위저하공법...756
• 2.2.9 단열공법...757
• 2.3 균열보수 대책...758
• 2.3.1 표면처리공법...759
• 2.3.2 충전공법...760
• 2.3.3 주입공법...761
• 2.3.4 강재에 의한 보수공법...762
• 2.4 외력에 의한 변상 대책...762
• 2.4.1 소성압...764
• 2.4.2 편압·사면활동...766
• 2.4.3 지반미끄러짐...766
• 2.4.4 지반이완에 의한 연직압...767
• 2.4.5 수압...768
• 2.4.6 동결압...768
• 2.4.7 지반침하에 의한 터널침하...769
• 2.4.8 지지력부족...769
• 2.4.9 대책공법...769
• 8장 결 론...772
• 참고문헌...786