지하상업공간에서 천창의 효과에 대한 연구 - 일본 지하가 근무자를 중심으로

이강주 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.4

본 연구는 지하공간에서 천창이 갖는 실증적인 의미를 고찰하였다. 이를 위해 기술성능, 기능성능, 행태성능으로 구성된29개의 설문문항을 도출하였다. 또한, 천창이 있는 지하가와 천창이 없는 지하가와의 비교를 통해 천창의 의미가 분명하게 드러날 것이라는 가정 하에, 일본의 지하가 중 천창이 설치된 3개의 지하가와 천창이 없는 3개의 지하가를 연구의 분석대상으로 선정하였다. 설문조사 결과를 바탕으로 본 연구에서는 기술통계분석과 빈도분석을 실시하였고 각각의 차이분석을 위하여 독립표본 T-검정을 실시하였으며 개선우선순위 도출을 위하여 상관분석을 실시하였다. 분석 결과, 지하상업공간에서 천창은 내부에서의 시간감과 이미지성에서 그 효과가 확실한 것으로 나타났다. 또한 지하상업공간의 질적인 측면에서도 중요한 순기능을 발휘하는 것으로 분석되었다. 마지막으로 천창이 없는 3개 지하가에 대한 개선순위는표지/안내도, 공간의 다양성, 유지관리, 휴게공간, 바닥디자인 등의 순서로 도출되었다. 천창이 있는 3개 지하가에 대한개선순위는 휴게공간, 공간의 다양성, 온습도, 공기, 유지관리 등의 순서로 도출되었다. This study examined the empirical meaning of skylight in underground space, and for this purpose, 29 questions were drawn, consisting of technical performance, functional performance, and behavioral performance. In addition, under the assumption that the meaning of the skylight will be clearly revealed through the comparison between the underground streets with and without the skylight, three underground streets with the skylight and three underground streets without the skylight of Japan were selected as the subjects of the study. Based on the results of the survey, descriptive statistical analysis and frequency analysis were conducted, and an independent sample T-test was conducted for each analysis, and correlation analysis was conducted to derive improvement priority. As a result of the analysis, it was found that skylight had a certain effect on the sense of time and imageability inside the underground commercial space. In addition, it was analyzed that skylight exerted important function in the qualitative aspect of underground commercial space. Lastly, the improvement rankings for three underground streets without skylight were derived in the order of sign/guide map, space diversity, maintenance, rest space, and floor design.The improvement rankings for three underground streets with skylight were drawn in order of resting space, diversity of space, temperature and humidity, air, and maintenance.

지반 물성치의 공간적 분포에 따른 터널 변위 특성 분석

송기일,조계춘,Song, Ki-Il,Cho, Gye-Chun 한국터널지하공간학회 2006 한국터널지하공간학회논문집 Vol.8 No.3

지반 설계 인자는 공간적으로 분포하는 특성이 있으며, 이는 터널의 설계와 시공과정 뿐만 아니라 장기 거동에 큰 영향을 미친다. 그러나 일반적으로 터널의 수치해석을 위한 설계 지반 인자는 대상 영역을 대표하는 값 또는 대상 영역의 광역적 평균값 등이 적용되고 있다. 특히, 지하공간의 크기가 증가할수록 설계 지반 인자의 불확실성 및 공간적 분포 또한 증가한다. 결국 이러한 불확실성과 공간적 분포 특성의 확대는 해석의 정확성 및 신뢰성 저하를 초래하게 된다. 따라서, 대형 터널의 구조적 안정성을 확보하기위해 지반 물성치들의 공간적인 분포에 대한 정량적인 조사가 설계시 포함되어야 한다. 본 연구에서는 지반 물성치 및 구조적 설계 인자의 공간적 분포가 터널의 변위에 미칠 수 있는 영향을 분석하였다. 여러 COV(Coefficient of Variation)에 따라 정규분포하는 지반 물성치의 공간적 특성이 이상화된 원형 터널의 변위에 미치는 영향에 대한 분석과, NATM(New Austrian Tunneling Method) 터널에서 숏크리트의 강도의 공간적 분포가 터널 변위에 미치는 영향을 분석하였다. 공간적 분포의 COV가 증가할수록 터널 주변 발생하는 변위량도 증가하는 것으로 나타났으며, 분석 결과 이들은 지반 물성치에 따라 고유한 계수를 갖는 삼차방정식으로 표현된다. The spatial distribution of design parameters greatly affects tunnel behavior during and after construction, as well as in the long-term temporal responses. However, the tunnel design parameters commonly used in numerical modeling tend to be representative or average values of global-scale properties. Furthermore, the uncertainty and spatial variation of the design parameters increase as the tunnel scale increases. Consequently, the probability of failure also increases. In order to achieve structural stability in large-section tunnels, the design framework must take into consideration the quantitative effect of design parameter variations on tunnel behavior. Therefore, this paper suggests a statistical approach to numerical modeling to explore the effect of spatially distributed design parameters in a circular tunnel. Also, the effect of spatial variation in the lining strength is studied in this paper. The numerical results suggest that the deformation around the tunnel increases with an increase in the variation of the design parameters.

대심도 복층터널에 대한 굴착 안정성 평가비교 연구

장남주,강한길,김기환,최창림 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.1

'주요 도심지 도로건설은 포화상태로 지하공간의 개발이 필요하며 이를 위해 지하철도와 지하 도로 터널의 건설은 활발히 진행되어 왔다. 국외의 경우 지하 도로터널을 2층구조로 활용하는 복층터널 시공이 이루어 졌으며 이에 따른 지하공간 개발 기술이 높은 수준에 이르고 있다. 2차로 병설터널을 2차로 복층터널로 계획하는 경우 굴착 면적은 크게 차이가 나지 않으며, 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭 줄일 수 있다. 이를 통해 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭감소시킬 수 있으므로 지반조건이 불량한 경우 필요한 상부 보강 비용을 절감할 수 있다. 본 연구에서는 복층터널 굴착에따른 영향에 대해 알아봄으로써 지하공간 활용 기술을 높이고 단층터널 굴착영향과 비교를 통해 향후 복층터널 설계 및안정성 평가에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. It is necessary to construct underground in the metropolis. Road traffic has reached saturation point. The city has several underground road construction projects. In abroad, double deck tunnels are planned and constructed. It is attained a high level of underground development technology. In case the double deck tunnel (2 lane) is planed instead of the bidirectional tunnel (2 lane), excavation area is similar. But tunnel width is decreased. The reduced width can cut cost for the tunnel reinforcement. This study evaluates the stability of excavation on double deck tunnel. By the assessment of the strength-stress ratio and strength reduction method, quantitative analysis is conducted between double deck tunnel and the bidirectional tunnel

수평하중을 받는 단일 말뚝 하부 터널굴착 시 말뚝-터널 수평이격거리에 따른 말뚝 및 인접 지반 거동

안호연,오동욱,이용주,Ahn, Ho-Yeon,Oh, Dong-Wook,Lee, Yong-Joo 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.5

최근, 도심지에 초고층 아파트, 롯데월드타워와 같은 초고층빌딩의 수가 증가하면서 말뚝기초에 작용하는 풍하중, 지진하중, 토압 등 수평하중의 중요성이 높아지고 있다. 또한 도심지의 지상공간이 포화되면서 발생하는 다양한 문제를 해결하기 위하여 지하공간 개발은 유용한 해결책으로 언급되고 있다. 따라서 도심지 지하공간 개발에서 터널굴착에 대한 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝의 거동, 지하공간의 개발을 모사하는 터널굴착과 관련된 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되고 있다. 하지만, 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝과 터널굴착으로 야기되는 상호거동에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 도심지의 상황을 반영하여 수직하중과 수평하중을 받는 기존 구조물 하부에 터널을 굴착함으로써 야기되는 말뚝의 거동을 실내모형시험, 근거리사진계측 및 수치해석을 통해 비교 및 분석하였다. 말뚝과 터널의 수평이격거리(0.0D, 1.0D, 2.0D: D = 터널직경)와 허용수평하중의 크기($0.34P_{ah}$, $0.67P_{ah}$, $P_{ah}$)에 따라 총 9 CASES로 분류하여 터널굴착에 따른 말뚝의 축력과 거동을 관찰하였다. 그 결과 말뚝과 터널의 수평이격거리가 가까울수록 말뚝은 터널 굴착의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었고 수평이격거리가 멀어질수록 터널굴착의 영향보다는 허용수평하중의 영향을 더 크게 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 수평이격거리가 증가하고 허용수평하중의 크기가 증가할수록($P_{ah}$) 말뚝 축력의 변화양상이 크게 발생하는 것을 알 수 있었다. Recently, as the number of high-rise building and earthquake occurrence are increasing, it is more important to consider horizontal load such as wind and seismic loads, earth pressure, for the pile foundation. Also, development of underground space in urban areas is more demanded to meet various problem induced by growing population. Many studies on pile subjected to horizontal load have been conducted by many researchers. However, research regarding interactive behavior on pile subjected to horizontal load with tunnel are rare, so far. In this study, therefore, study on the behaviors of ground and horizontal and vertical loads applied to single pile was carried out using laboratory model test and numerical analysis. The pile axial force and ground deformation were investigated according to offset between pile and tunnel (0.0D, 1.0D, 2.0D: D = tunnel diameter). At the same time, close range photogrammetry was used to measure displacement of underground due to tunnelling during laboratory model test. The results from numerical analysis were compared to that from laboratory model test.

몬테카를로 시뮬레이션에 의한 화재열차의 터널 내 정차확률 예측에 관한 연구

유지오,김종윤,김효규,Ryu, Ji-Oh,Kim, Jong-Yoon,Kim, Hyo-Gyu 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.1

철도터널의 방재시설 계획 시 터널의 안전성을 정량적 위험도 평가에 의해서 정량화하여 방재시설의 적정성 여부를 판단하도록 하고 있다. 이에 본 연구에서는 터널화재에 대한 정량적 위험도 평가 시 결과에 크게 영향을 미치는 화재열차의 터널 내 정차확률을 예측하는 방법을 제시하였다. 이를 위해서 열차의 주행저항계수를 고려하여 타력운전거리를 계산하기 위한 모델을 개발하였으며, 타력운전특성과 비상제동거리를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 의해 터널연장 및 경사도, 초기주행속도를 변수로 하여 화재열차가 터널에 정차할 확률을 예측하였다. 타력운전거리의 예측을 위한 운동방정식은 KTX II의 주행저항계수를 반영하여 분석하였다. KTX II 열차의 경우, 타력운전거리는 상향경사의 터널에서는 경사도가 증가할수록 감소하나 하향경사구간에서는 정지하지 않고 계속하여 주행이 가능하다. 화재열차의 터널 내 정차확률은 열차의 주행속도가 증가할수록, 경사도가 낮을수록 감소하며, 고속열차(주행속도 250 km/h 이상)는 인적오류를 고려하지 않는 경우, 경사도 0.5% 이하의 터널에서는 화재 시 열차가 터널에 정차할 확률은 0%이고, 경사도가 증가하고 터널연장이 증가하면 정차확률은 급격하게 증가하는 것으로 나타났다. The safety of tunnels is quantified by quantitative risk assessment when planning the disaster prevention facilities of railway tunnels, and it is decided whether they are appropriate. The purpose of this study is to estimate the probability of the train stopping in the tunnels at train fire, which has a significant effect on the results of quantitative risk assessment for tunnel fires. For this purpose, a model was developed to calculate the coasting distance of the train considering the coefficient of train running resistance. The probability of stopping in case of train fire in the tunnel is predicted by the Monte Carlo simulation method with the coasting distance and the emergency braking distance as parameters of the tunnel lengths and slopes, train initial driving speeds. The kinetic equations for predicting the coasting distance were analyzed by reflecting the coefficient train running resistance of KTX II. In the case of KTX II trains, the coasting distance is reduced as the slope increases in a tunnel with an upward slope, but it is possible to continue driving without stopping in a slope downward. The probability of the train stopping in the case of train fire in tunnel decreases as the train speed increases and the slope of the tunnel decreases. If human error is not taken into account, the probability that a high-speed train traveling at a speed of 250 km/h or above will stop in a tunnel due to a fire is 0% when the slope of the tunnel is 0.5% or less, and the probability of stopping increases rapidly as the tunnel slope increases and the tunnel length increases.

지하굴착 이격거리에 따른 흙막이벽체 거동에 대한 실험적 연구

박종덕,안창균,김도엽,이석원,Park, Jong-Deok,Ahn, Chang-Kyun,Kim, Do-Youp,Lee, Seok-Won 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.2

본 연구에서는 지상구조물 건설을 위하여 흙막이 벽체를 이용하여 지하굴착이 이루어진 지역에 근접하여 새로운 지하공간이 신설될 때, 지하굴착과 흙막이 벽체간의 이격거리에 따른 흙막이 벽체에 작용하고 있던 토압의 변화 및 지표 침하 변화를 실험적으로 연구하였다. 지하공간 굴착 단계별로 흙막이 벽체의 토압 변화 및 지표 침하를 측정할 수 있는 길이 160 cm, 높이 120 cm의 모형 토조를 제작했다. 실험은 균일하게 조성된 사질토 지반에서 하부 지반에 변위를 가하고, 수직한 흙막이 벽체의 토압 변화 및 지표면 침하를 확인하는 방식으로 수행하였다. 모형실험은 인접한 지하공간 굴착에 따른 흙막이 벽체의 높이별 토압을 측정하기 위하여 흙막이 벽체를 모사하는 우측 벽체 10개 및 지하공간 굴착을 모사하는 하부 벽체 5개로 구성하고 하부벽체를 거동시킴으로서 지하굴착을 모사하였다. 실험 결과, 하부 1단 벽체의 거동 시에는 흙막이 벽체의 토압에 변화가 발생하였으나, 하부 3단의 경우는 지하 굴착이 흙막이 벽체와 충분히 이격되어 토압변화가 크게 발생하지 않았다. 하부 1단 벽체를 굴착한 결과, 우측 하단부 벽체 주변의 응력이 감소되고, 우측 중간부 벽체 주변으로 응력이 재분배되는 아칭현상을 증명할 수 있었다. The changes in earth pressure and ground settlement due to the underground excavation nearby the existing retaining wall according to the separation distance between underground excavation and retaining wall, were studied experimentally. A soil tank having 160 cm in length and 120 cm in height, was manufactured to simulate the underground excavation like tunnel by using 5 separated bottom walls. The variation of earth pressure was measured according to the excavation stages by using 10 separated right walls simulating the retaining wall. The results showed that the earth pressure was changed by the lowering of first bottom wall(B1), however the earth pressure was not changed significantly by the lowering of third bottom wall(B3) since B3 had sufficient separation distance from retaining wall. Lowering of first bottom wall(B1) induced the decrease of earth pressure in lower part of retaining wall, on the contrary, lowering of first bottom wall(B1) induced the increase of earth pressure in middle part of retaining wall proving the arching effect.

2아치 터널 굴착 공법과의 비교를 통한 주방식 굴착 공법의 예비 경제성 검토 연구

이철호,장수호,안성율,신휴성,Lee, Chulho,Chang, Soo-Ho,Ahn, Sung-Youll,Shin, Hyu-Soung 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.6

본 연구에서는 지하공간 건설을 위한 주방식 공법에 대해 기존 전통적인 지하공간 건설공법에 대비한 공사비 측면의 경제성 검토를 가정된 전형적인 지반조건에 대해 수행하였다. 경제성 비교검토를 위해 지하철 역사 등 대규모 지하공간 조성에 적용되고 있는 전통적인 공법 중 하나인, 2아치 터널 굴착 공법을 비교대상 공법으로 선정하고 동일한 공용 단면적을 확보하도록 굴착하였을 때 소요되는 공사비를 산정하여 비교하고 타당성을 검토하였다. 주방식 공법에 적용할 보강 공법 등은 기존 공법에서 사용하는 방식을 차용하는 것으로 가정하였으며 특히, 굴착 공사의 경우, 주방식 공법은 대체적으로 직사각형 단면을 사용하나 기존 공법과의 비교를 위해, 그리고 공간 천정부 및 암주부의 지반 자체 지지력을 최대한 증가시키기 위해 아치형의 터널 형태로 굴착하는 것으로 가정한 검토를 수행하였다. 검토 결과, 건설 요구 공간이 넓어질수록, 암반의 상태가 양호할수록 기존 전통 터널공법 대비 주방식 공법의 경제성이 더욱 향상될 수 있는 것으로 파악되었다. This study aims to investigate an economical efficiency of two excavation methods with respect to the room-and-pillar method for the underground space and conventional excavation method, i.e. 2-arch tunnelling method. For feasibility study, an excavation cost for both room-and-pillar method and 2-arch tunnelling method was estimated when the same space in operation was required. It was assumed that properties of reinforcements and rock were adopted from literatures. However, an excavation shape of the room-and-pillar method was assumed not to be the rectangular shape which is a general type in the room-and-pillar method but to be an arch shape in order to compare with the conventional excavation method (2-arch tunnelling) and to achieve the maximum bearing capacity of the structure during excavation. Consequently, the wider space in use or required and the better condition of rock we assumed, the more economical advantage we have in the room-and-pillar method than the 2-arch tunnelling method.

복층터널 안정성 분석을 위한 빔-스프링 모델 개발

이상현,안준상,강경남,김병찬,송기일,Lee, Sang-Hyun,An, Joon-Sang,Kang, Kyung-Nam,Kim, Byung-Chan,Song, Ki-Il 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.2

In this study, as an initial study for development of stability analysis program of a double-deck tunnel during life cycle, a structural analysis solver based beam-spring model for the double-deck tunnel is constructed. Effect of parameters(slab supporting type, depth of the tunnel and ground elastic modulus) is analyzed with the beam-spring model. The model is also compared and verified by commercial structural analysis program. It is considered that the slab supporting type affects the integrated behavior with segment lining and influence of intermediate slab on the stability of the tunnel decreases as the tunnel depth increases. The relationship between the ground elastic modulus and the effect of the intermediate slab on the segment lining needs further investigation. 본 연구는 복층터널 생애전주기 안정성 평가 프로그램 개발을 위한 초기 연구로서, 복층터널 안전성 분석을 위한 빔-스프링 모델 기반의 구조해석 솔버를 개발하였다. 구축된 복층터널의 빔-스프링 모델을 사용하여 중간슬래브 지지방식, 터널심도 및 지반탄성계수가 복층터널의 안정성에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, 상용 구조해석 프로그램과 비교검토를 수행하였다. 중간슬래브의 지지방식은 세그먼트 라이닝과 일체화 거동에 영향을 미치고, 터널심도가 깊어질수록 중간슬래브가 복층터널의 안정성에 미치는 영향력이 상대적으로 작아지는 것으로 판단된다. 지반탄성계수와 중간슬래브가 세그먼트 라이닝 부재력 분포에 미치는 영향의 관계는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

복층터널 분기부에서의 보강공법(루프형 강선)에 따른 수치해석 연구

이석진,박스칸,이준호,진현식,Lee, Seok Jin,Park, Skhan,Lee, Jun Ho,Jin, Hyun Sik 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.5

Congestion of the city with the rapid industrial development was accelerated to build complex social infrastructure. And numerous structures have been designed and constructed in accordance with these requirements. Recently, to solve complex urban traffic, many researches of large-diameter tunnel under construction downtown are in progress. The large-diameter tunnel has been developed with a versatile double-deck of deep depth tunnel. For the safe tunnel construction, ground reinforcement methods have been developed in the weakened pillar section like as junction of tunnel. This paper focuses on evaluation of the effects of new developed ground reinforcement methods in double-deck junction. The values of reinforcement determined from the existing and developed methods were compared to each other by numerical simulation. 도심지 교통정체를 해소하고 지상공간 활용도를 높이기 위해 세계 각국에서는 단일 면적에 최대 교통량을 확보할 수 있고 저수공간등 다목적 활용이 가능한 복층 터널 건설이 각국에서 진행되고 있다. 최근 국내에서도 복층터널 시공에 대한 수요가 증가하고 있으며 단일 노선 복층터널뿐만 아니라 지중에서의 분 합류부 및 교차로 시공까지 가능한 네트워크형 복층터널 개발 연구가 진행 중에 있다. 네트워크형 복층터널에서 지중 분기부 및 합류부 시공 시 형성되는 필라부는 복층터널 본선부와 분기터널간의 상호 간섭효과에 의해 응력집중이 발생되는 취약부로 지반조건에 따른 보강공법 적용이 필요하다. 본 논문은 강연선을 사용하여 loop 형태로 필라부를 구속함으로써 다축 방향으로 구속력을 발휘할 수 있는 보강공법을 제시하였다. 이 방법의 검증을 위하여 실제 복층터널 필라 형성부와 복층터널 상하부에서의 분기되는 구간을 각각 모델링하여 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 적정 필라폭 확보에 대한 방안을 제시하였고 기존 보강방법과의 비교 및 보강효과에 대한 수치해석적 검증을 수행하여 실제 현장 적용 전 복층터널 분기부 시공방안을 강구하였다.

도심지 대심도 터널건설에 따른 갈등분석 및 대책

문준식,전기찬,김영근,문훈기,Moon, Joon-Shik,Jeon, Kichan,Kim, Young Geun,Moon, Hoonki 한국터널지하공간학회 2021 한국터널지하공간학회논문집 Vol.23 No.6

지하공간의 개발, 특히 도심지 대심도 터널은 지상의 부족한 공간을 대체할 수 있는 건설사업으로 개발 필요성이 꾸준히 증가하고 있으나 복잡하고 장시간이 걸리는 설계 및 시공특성, 장대화 특성 등으로 인하여 관련 공공갈등이 더욱 심화되고 양상이 복잡해지고 있다. 또한, 주로 공적인 예산이 투입되므로 민원발생 시 소극적인 대응이 이루어져 갈등이 증폭되거나 교착이 장기화되는 경우가 많다. 본 연구에서는 최근 발생한 도심지 대심도 터널 시공관련 주요 갈등의 진행상황을 분석하여 갈등 발생 원인, 장기화 요인 및 해결방안 등을 검토하고, 일반시민과 터널 전문가를 대상으로 한 설문조사를 통해 대심도 터널건설에 대한 인식, 주요 갈등요인에 대해 분석하고 도심지 대심도 터널의 갈등 최소화를 위한 제언사항을 제시하였다. 본 연구결과는 도심지 대심도 터널건설에 대한 시민 공감대 형성을 위한 다각적인 홍보방안 및 사업추진 절차의 개선사항 등 대안을 수립하고 터널 건설관련 인식 제고방안을 마련하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Underground space, especially very-deep tunnel development in urban area, is a good alternative to solve the problem of insufficient ground space, and the need for underground space development is steadily increasing. However, due to the complex and time-consuming nature of design and construction, public conflicts related to the deep tunnel project are getting aggravating and more complex. In addition, since the public budget is mainly invested, when civil complaints arise, they often respond passively, resulting in amplification of conflicts or prolonging the deadlock in many cases. In this study, by analyzing the progress of major conflicts related to the construction of very-deep tunnels in urban area, the causes of conflicts, factors prolonging conflicts, and solutions are reviewed. Through a survey targeting ordinary citizens and tunnel experts, thoughts about the deep tunnel construction and major conflict factors were analyzed, and suggestions for minimizing conflicts were presented. The results of this study can be used to prepare alternatives such as various public involvement measures and improvement of project procedures to form a civic consensus on the construction of very-deep tunnels, and to prepare measures to improve prejudice against very-deep tunnels.