초록 ▼

본 연구는 1단계 연구개발에서 만들어진 prototype의 전문가시스템을 좀 더 발전시키고 실제로 현장에서 활용될 수 있도록 하기 위해서 필요한 핵심 기술들에 대한 연구를 3개년에 걸쳐 수행하고, 특히, 터널 현장에서 생성된 데이터를 원활히 D/B화하고 이를 적극적으로 활용할 수 있도록 하기 위해서 Web기반 전문가 시스템을 개발하고, 시공 중 정보를 원활히 올릴 수 있도록 첨단 지능형 시스템을 구성하였다.
1) 터널 시공정보 활용기술 개발을 위해서 시공 중의 터널 막장 관찰 및 계측 정보화 tool를 개발하고 현장과 서버간의

본 연구는 1단계 연구개발에서 만들어진 prototype의 전문가시스템을 좀 더 발전시키고 실제로 현장에서 활용될 수 있도록 하기 위해서 필요한 핵심 기술들에 대한 연구를 3개년에 걸쳐 수행하고, 특히, 터널 현장에서 생성된 데이터를 원활히 D/B화하고 이를 적극적으로 활용할 수 있도록 하기 위해서 Web기반 전문가 시스템을 개발하고, 시공 중 정보를 원활히 올릴 수 있도록 첨단 지능형 시스템을 구성하였다.
1) 터널 시공정보 활용기술 개발을 위해서 시공 중의 터널 막장 관찰 및 계측 정보화 tool를 개발하고 현장과 서버간의 원활한 정보 교류체계를 갖추기 위해서 Web기반 전문가시스템을 개발하였다.
2) 터널 시공 중 막장 관찰과 계측 정보화를 위해서 3차원 절대 변위 계측 시스템을 이용하여 수집된 다양한 정보를 분석할 수 있는 첨단 분석시스템을 개발하였다.
3) 터널 시공 중 계측 정보를 활용하여 시공 중 붕괴/붕락으로 이어지는 특수한 지반, 즉 연약대/파쇄대/단층대 등의 이상거동 지역을 예측할 수 있는 방법론을 개발하고, 오스트리아의 다양한 사례를 토대로 인공지능을 이용한 첨단 지능형 내공변위 예측시스템을 개발하였다.
4) 시공 중 전방의 연약대/파쇄대/단층대 등을 사전에 인지할 수 있는 새로운 index를 개발하였다. 이를 토대로 막장에서 관찰된 face mapping 데이터와 계측 결과를 연계 지어서 터널 막장 전방의 특성을 파악하여 경제적인 지보/보강 공법을 적용할 수 있는 토대를 구축하였다.
5) 터널 시공 중 주지보재인 숏크리트와 록볼트 및 강지보 등 지보재의 주요 거동 메카니즘과 국내 설계시 핵심 고려사항들에 대해서 검토하고, 숏크리트의 시간의존적인 경화특성을 고려한 수치해석을 수행하여 숏트리트의 역할과 지보효과를 다양한 관점에서 평가할 수 있는 방법론을 제시하였다.
6) 터널 보강 공법 설계용 전문가시스템을 개발하여 막장관찰과 계측 결과를 반영할 수 있도록 국내 여러 현장의 사례를 D/B화하고, 각 현장별 핵심 key 파라메터를 선정하여 타 현장에서 적용할 수 있는 기반을 확보하였다.
7) 본 연구결과 개발된 ITIS 시스템을 Web 기반화 하였고, 관련된 모듈에서 필요한 주요 현장 자료 수집 및 분석을 수행하였다. 그 결과 서울/대구지하철 지질조사 및 설계 자료, 도심지 터널 계측 자료, 시공 중 터널 막장 관찰자료, 국내$\cdot$외 터널 붕괴 사례 및 발파 자료 등을 수집하였고, 이들을 D/B화하였다.
8) 개발된 ITIS의 현장 적용을 위해서 도심터널 설계사례와 시공 중 산악 터널 사례를 활용하여 ITIS의 적용가능성을 타진하였고, 향후 이에 대한 확장성을 고려한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다.
9) 현재 전 세계적으로 터널에 대한 전반적인 관리체계가 부족한 시점에서 본 ITIS 시스템의 국제적인 활용을 위한 추가적인 연구가 필요함을 인식하였고, 이를 위해서 유럽의 터널 중심국들과의 지속적인 연계를 통해서 국제적인 터널 정보화 체계로서 ITIS발전시킬 가능성이 확인되었다.

Abstract ▼

This study deals with following scopes and contents.
$\blacklozenge$ Development of the utilizing techniques for the construction and monitoring informations
- Development of face mapping and monitoring information/visualization techniques
- Database for construction information

This study deals with following scopes and contents.
$\blacklozenge$ Development of the utilizing techniques for the construction and monitoring informations
- Development of face mapping and monitoring information/visualization techniques
- Database for construction information
- Development of the prediction system for the behavior of the ahead of tunnel face using artificial intelligence(AI) technique.
- Development of the visualization technique of the tunnel construction process in 3D space
- Development of the stabilizing techniques of the ITIS-prototype
$\blacklozenge$ Development of the optimizing techniques of the supports and reinforcement methods
- Study on the mechanical mechanism for the tunnel supports and reinforcements
- Development of the Fuzzy integrated Expert System for the tunnel supports and reinforcements
- Applications of the various case histories
- Visualization techniques for the supports and reinforcement methods
- Basic study on the concept of C/S system
$\blacklozenge$ Development of the integrated intelligent tunnel information expert system ITIS
- Build the integrated tunnel database
- Integrations of the each modules and database
- Applications of ITIS in urban and mountainous area

목차 Contents

• 제1장 서론...106
• 제1절 연구의 필요성...106
• 1. 연구 개발 개요...106
• 2. 관련 연구 개발의 문제점...107
• 3. 연구 개발의 필요성...110
• 제2절 연구 개발 목표...118
• 1. 연구 개발 목표 및 추진체계...118
• 2. 단계별 연구개발 목표 및 세부목표...120
• 제3절 연구개발 내용 및 범위...122
• 제2장 국내$\cdot$외 기술 개발 현황...130
• 제1절 국내$\cdot$외 관련분야에 대한 기술 현황...130
• 1. 터널 정보화 관련 연구 개발 동향...130
• 2. 첨단 기술 개발 관련 연구 동향...132
• 제2절 국내$\cdot$외 터널 설계/시공 정보 관리 현황...138
• 1. 국내$\cdot$외 터널 조사/설계/시공/유지관리 기술 동향 분석...138
• 2. 터널 선진국 설계/시공 관리 체계 분석...142
• 제3절 현 기술 상태의 문제점 및 개선 방안...154
• 1. 현 기술 상태의 취약성...154
• 2. 터널 정보 활용 관련 기술 개선 방안...156
• 제3장 터널 정보화 설계/시공을 위한 핵심 요소 기술 연구...164
• 제1절 터널 불안정성 특성 연구...164
• 1. 개요...164
• 2. 터널 내 과대변형 특성 연구...165
• 3. 터널 붕괴/붕락 유형 및 특성 연구...188
• 4. 터널굴착에 의한 인접구조물 손상 특성연구...222
• 5. 터널 발파에 의한 구조물 손상 특성 연구...244
• 6. 고찰...274
• 제2절 터널 설계/시공 정보화 및 가시화 연구...278
• 1. 개요...278
• 2. 터널 설계/시공 정보화 및 가시화 필요성...278
• 3. 터널 설계/시공 정보 정보 데이터베이스화 연구...281
• 4. 터널 설계/시공 정보 가시화 연구...299
• 5. 고찰...330
• 제3절 터널 시공 정보 분석 기술 연구...334
• 1. 개요...334
• 2. 터널 막장 관찰 및 계측 기술...335
• 3. 터널 내공변위 특성 분석 기술...357
• 4. 터널의 시간의존성 거동...375
• 5. 터널 내공 변위 계측 결과 분석 방법...382
• 제4절 터널 주변 거동 예측 기술 연구...402
• 1. 개요...402
• 2. 터널 내공 변위 Function Parameter 예측 기법...402
• 3. 비균질/이방성 암반에서의 터널 거동 예측 기술...430
• 4. 고찰...506
• 제5절 터널 지보 설계/시공 기술 연구...510
• 1. 개요...510
• 2. 지보 메커니즘 및 지보 효과...511
• 3. 터널 지보재 설계시 고려사항...530
• 4. 최적 지보시스템 설계방안 연구...548
• 5. 고찰...589
• 제6절 최적터널 보강공법 설계/시공 기술 연구...594
• 1. 개요...594
• 2. 국내$\cdot$외 보강공법 설계 기술...595
• 3. 터널 보강공법 기준 및 사례 연구...615
• 4. 터널 보강 메커니즘 및 사례 연구...629
• 5. 터널 보강공법 전문가시스템 개발...650
• 6. 고찰...669
• 제4장 터널 정보화 설계/시공을 위한 통합시스템 개발 연구...676
• 제1절 터널 정보화 설계/시공 시스템 개발 방향...676
• 1. 개요...676
• 2. Stand-alone 터널 정보화 시스템...676
• 3. Client/Server 기반 시스템 구축 연구...676
• 4. Web 기반 시스템 구축 연구...678
• 5. 터널 현장용 D/B 입출력 시스템 연구...679
• 6. 고찰...680
• 제2절 첨단 터널 정보화 설계/시공 전문가시스템 (ITIS)...684
• 1. 개요...684
• 2. ITIS 구성...685
• 3. ITIS 데이터베이스 설계...689
• 4. 고찰...712
• 제3절 통합 ITIS의 핵심 기술 분류...716
• 1. 개요...716
• 2. 공간 데이터베이스 관리시스템(SDBMS)...716
• 3. 통합 Web 시스템 구축 및 활용 연구...718
• 4. 정보의 가시화 방안 연구...742
• 5. 각종 분석기능의 연계방향 연구...743
• 6. 고찰...747
• 제4절 조사/설계 단계 ITIS 활용 기술 연구...750
• 1. 개요...750
• 2. 가시화 부문 활용 기술...752
• 3. 첨단기법을 이용한 분석 기술...762
• 4. 데이터베이스 구축 부분...795
• 5. 고찰...797
• 제5절 시공/유지관리 단계 ITIS 활용 기술 연구...800
• 1. 개요...800
• 2. 계측정보의 가시화 부분 활용 기술...800
• 3. 첨단기법을 이용한 분석 기술...803
• 4. 데이터베이스 구축 부분...848
• 5. 고찰...849
• 제6절 ITIS의 문제점 및 개선방안...852
• 1. 다국어화...852
• 2. 계측데이터 취득의 자동화...852
• 3. 계측데이터 자동분석 및 경고...853
• 4. 계측데이터 현장 입력...853
• 5. 향상된 3D GIS 기능의 도입...854
• 6. DataWarehouse/OLAP 적용...855
• 제5장 ITIS의 활용 및 현장 적용성 평가...862
• 제1절 ITIS의 활용 극대화 연구...862
• 1. 개요...862
• 2. 현장 적용시 문제점 및 고려사항...862
• 3. ITIS의 현장 적용을 위한 프로그램 구성...863
• 4. 고찰...864
• 제2절 도심 터널 현장 적용...868
• 1. 개요...868
• 2. 조사/설계 단계에서의 적용...868
• 3. 시공 단계에서의 적용...916
• 4. 도심지 터널 적용성 평가 결과...952
• 제3절 산악 터널 현장 적용...956
• 1. 개요...956
• 2. 설계 단계에서의 적용...956
• 3. 시공 단계에서의 적용...982
• 4. 산악 터널 적용성 평가 결과...1008
• 제6장 결론 및 향후 연구내용...1014
• 제1절 결론...1014
• 제2절 향후 연구내용...1020
• 제7장 연구개발목표 달성도...1026
• 제1절 연구 개발 목표...1026
• 제2절 연구 달성도...1036
• 제3절 대외 기여도...1048
• 제8장 연구개발 결과의 활용 계획...1068
• 제1절 국내 터널 조사/설계/시공 분야 활용...1068
• 제2절 국제 터널 정보 공유 시스템 기반 활용...1072
• 제9장 참고문헌...1076