초록 ▼

(1) 터널내 지하수 유입량 해석과 배수재의 통수능력 평가
지반조사 결과로부터 터널내 지하수 유입량을 예측할 수 있는 모델을 제시하고, 기존의 터널설계에서 적용하고 있는 배수재의 통수능력을 평가하여 그 적정성을 확인하고, 그 개선대책을 제시하도록 한다.
(2) 배수재의 폐색현상 규명
기존의 터널설계에서 적용하고 있는 배수재를 이용하여 실내시험을 통한 풍화잔적토에서의 배수재의 폐색현상을 규명하도록 한다.
(3) 세립토사의 유동특성 모델개발
지반내 세립토사는 수리동역학적인 지하수의 흐름에 의해서 유동특성을 보

(1) 터널내 지하수 유입량 해석과 배수재의 통수능력 평가
지반조사 결과로부터 터널내 지하수 유입량을 예측할 수 있는 모델을 제시하고, 기존의 터널설계에서 적용하고 있는 배수재의 통수능력을 평가하여 그 적정성을 확인하고, 그 개선대책을 제시하도록 한다.
(2) 배수재의 폐색현상 규명
기존의 터널설계에서 적용하고 있는 배수재를 이용하여 실내시험을 통한 풍화잔적토에서의 배수재의 폐색현상을 규명하도록 한다.
(3) 세립토사의 유동특성 모델개발
지반내 세립토사는 수리동역학적인 지하수의 흐름에 의해서 유동특성을 보이는데, 흙입자의 유동은 토목구조 물 내에 침식유로를 형성하거나 배수재를 폐색시키는 등의 문제점을 야기한다. 따라서, 본 연구에서는 간극수의 흐름이 토립자에 가해지는 전단응력에 의해서 토립자가 유동하는 현상을 규명할 수 있는 수리동역학적인 모델을 개발한다.
(4) 침투수압을 고려한 터널 막장면의 안정해석
공사중 터널 막장면에서 과다한 지하수 유입이 있을 경우, 침투수압을 고려한 터널 막장면의 안정해석을 수행하여 그 안정성의 변화추이를 규명하도록 한다.
(5) 침투수압을 고려한 터널라이닝의 설계
배수형 터널에서 터널 완공후 지하수 유입시 발생하는 침투수압이 터널 라이닝에 미치는 영향을 규명하도록 한다.
(6) 터널모형실험
배수형 터널에서 지하수 흐름에 의해 발생하는 침투력이 터널 지보재 및 막장면에 어떠한 영향을 미치는지 정량적으로 파악하기 위하여 모형실험을 실시하고, 이를 수치해석 결과와 비교분석한다.

Abstract ▼

(1) Prediction of Groundwater Flow into Tunnel and Evaluation of Discharge Capacity of Geotextile Filter
A model is proposed for the prediction of groundwater flow into tunnel using the site investigation results. And the evaluation of discharge capacity for the currently used drainage filter and

(1) Prediction of Groundwater Flow into Tunnel and Evaluation of Discharge Capacity of Geotextile Filter
A model is proposed for the prediction of groundwater flow into tunnel using the site investigation results. And the evaluation of discharge capacity for the currently used drainage filter and its compatibility in designing the drainage type tunnels is performed and new filter design concepts are proposed.
(2) Clogging Phenomena of Geotextile Filter
The clogging phenomena at the geotextile filter in weathered residual soils are evaluated through the laboratory tests.
(3) Development of Particle Transport Model
Fine particles show the transport characteristics by the hydrodynamic groundwater flows. The particle transport induces some problems, for example, piping around the structure or clogging in filter materials. So, in this study, the hydrodynamic model is developed that can explain the fine particle transport due to the porewater flow induced shear stress.
(4) Evaluation of Tunnel Face Stability with the Consideration of Seepage Force
In case of constructing the underwater tunnel, analyses on face stability according to the groundwater conditions are performed and the effect of seepage force is evaluated.
(5) Design of Tunnel Lining with the Consideration of Seepage Force
In case of drainage type tunnel, the effect of seepage forces on the funnel lining is evaluated.
(6) Tunnel Model Test
For the quantitative analysis of the effect of seepage forces on the tunnel lining and face stability, tunnel model tests are performed and these results are compared with the results of numerical analyses.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 요약문...4
• SUMMARY...7
• 목차...10
• TABLE OF CONTENTS...14
• 제1장 서론...18
• 1.1 연구개요...18
• 1.2 연구목표...19
• 1.3 연구방법...19
• 1.4 연구내용...21
• 제2장 국내외 기술개발 현황...23
• 2.1 터널 배수재의 폐색현상 규명 및 통수능력 평가...23
• 2.2 세립토사의 유동특성 모델...23
• 2.3 침투력을 고려한 터널 라이닝의 설계 및 막장의 안정성 검토...24
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...26
• 3.1 터널 배수재의 통수능력 평가...26
• 1. 개요...26
• 2. 실험장치 및 시료...27
• 3. 실험결과...35
• 가. 정수두 실험 (Constant Head Test)...35
• 나. 일정 동수경사와 하중에서 시간에 따른 유량의 변화...37
• 다. 동수경사와 간극메움 중량비...45
• 4. 필터 설계의 응용...46
• 가. 폐색 방지기준...46
• 나. 숏크리트의 효과...54
• 5. 터널에서 배수재의 통수능력 평가...56
• 가. 지하수 유입량의 예측모델...56
• 나. 통수능력 평가...60
• 6. 결과요약...66
• 3.2 침투수압에 의한 세립토사 유동...68
• 1. 개요...68
• 2. 수학적 모델의 개발...69
• 가. 흐름(Flow) 및 유동(Transport)의 지배방정식...69
• 나. 이탈율(Erosion Rate)과 한계전단응력(Critical Shear Stress)...71
• 다. 퇴적(Deposition)과 폐색(Clogging)...76
• 3. 수정 입자유동모델의 수식화...78
• 가. 흐름 및 유동의 지배방정식...78
• 나. 입자유동모델의 수식화...80
• 3.3 입자유동 모형실험...85
• 1. 서론...85
• 2. 흙과 부직포 시료의 준비...85
• 가. 흙시료...85
• 나. 부직포...85
• 3. 시험장치 개요...86
• 가. KU동수경사비 시험 장치...86
• 나. Cell의 특성...87
• 다. 압력제어 시험장치...88
• 라. 유량제어 시험장치...89
• 4. 시험계획 및 분석절차...90
• 가. 시험계획...90
• 나. GR의 분석...91
• 다. 시험 후 처리...95
• 5. 시험결과 및 분석...96
• 가. 입자의 이탈 및 퇴적...96
• 나. 흙-부직포 체계의 적합성(Compatibility)...100
• 3.4. 라이닝 설계시 지하수의 고려방안...105
• 1. 배수조건에 따른 터널의 종류...105
• 2. 침투력을 고려한 배수형 터널의 설계...106
• 3. 배수형터널의 라이닝에 작용하는 침투력 측정시험...109
• 가. 침투력...110
• 나. 터널 라이닝...110
• 다. 실내 침투력 측정시험...111
• 라. 분석 및 결론...113
• 4. 배수조건별 터널의 수치해석...113
• 가. 개요...113
• 나. 해석조건...116
• 다. 수치해석 결과검토...119
• 3.5 지하수를 고려한 터널 막장의 안정성 검토...123
• 1. 막장의 안정대책...123
• 2. 배수형터널에서의 막장의 안정성 검토...124
• 3. 침투력을 고려한 막장의 안정성 검토...126
• 4. 배수형 터널에서의 지하수 흐름해석...129
• 5. 배수조건별 막장의 안정성 검토 예...133
• 가. 지하수를 고려하지 않은 경우...133
• 나. 침투를 고려한 경우...135
• 다. 결과검토...136
• 3.6 터널모형실험...137
• 1. 실험장치...137
• 2. 실험방법...141
• 3. 침투력의 계산...145
• 4. 실험결과의 정리 및 검토...146
• 3.7 종합결론...149
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...151
• 4.1 연구개발목표의 달성도...151
• 4.2 대외기여도...151
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...153
• 5.1 추가연구의 필요성...153
• 5.2 타 연구에의 응용...153
• 참고문헌...154