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붕적층 지반에 적용된 터널에서 강재의 지보효과에 대한 연구
안성율,이재영,안경철,Ahn, Sung-Youll,Lee, Jae-Young,Ahn, Kyung-Chul 한국터널지하공간학회 2006 터널기술 Vol.8 No.1
최근 부각되고 있는 환경친화적인 설계의 결과로서 터널 입출구의 구조물이 연약한 지반(붕적층) 에 불가피하게 건설 되곤 한다. 그런 터널 공사의 경우, 주변 지반뿐만 아니라 라이닝 지보재의 충분한 지지력을 확보해야 한다. 이와 관련하여, 높은 강성을 갖는 H형 강지보재가 라이닝을 지지하기 위해 흔히 사용되었다. 그러나 수치해석에 의한 구조적인 안정성을 평가하는데 있어서 그 효과는 무시되는 젓이 관례였다. 본 연구에서는 붕적층에 적용된 터널에 대하여 강지보재로 사용된 H형강을 수치해석 모델에서 강성 적용을 0%, 50%, 75%, 100%로 반영하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 각 강성 적용율에 따른 숏크리트 용력 감소효과를 비교 검토하였다. 수치해석으로부터 얻어진 데이터는 현장계측결과와 비교하였다, 연구 결과로부터 강지보재의 숏크리트에 대한 효과가 검증되었고 적절한 강성률은 50~75%의 범위 내에서 적절한 것으로 판단되었다. The entrance and the exit structures of tunnels are often constructed on unfavorably soft soils (colluvial soils) as a result of environment-friendly design highlighted in recent years. For construction of such a tunnel, it is essential to secure sufficient bearing capacity of the lining supports as well as that of the surrounding soils. In this regard, H-shape steel-ribs with high stiffness are commonly used for lining supports. However, it was the past convention to ignore the effect of the steel-ribs in numerical evaluation of the structural safety. This study is intended to show how the shotcrete stresses are relieved by the steelribs, on the basis of numerical data obtained from 3-dimensional finite element analysis. The effect of steel ribs to shotcrete stresses is examined at different levels of application rates, i.e., 0%, 50%, 75% and 100% of the total stiffness. The data obtained from numerical analysis was compared with in-situ measurement. The effect of st eel ribs to shotcrete stresses was verified and appropriate total stiffness was proposed in the range of 50%~75%.
김정엽,신현준,강세구,안경철,Kim, Jung-Yup,Shin, Hyun-Joon,Kang, Se-Gu,Ahn, Kyung-Chul 한국터널지하공간학회 2004 터널기술 Vol.6 No.2
도로터널내 화재가 발생한 경우 자연환기와 종류식 환기시스템에서의 연기유동에 대한 연구가 수행되었다. Froude Scaling에 기초한 1/18 축적의 축소모형실험장치가 제작되었으며, 화원으로는 연료심지를 이용한 14.55kW 규모의 연소기가 사용되었다. 화원으로부터 등비간격으로 터널천정부근과 수직방향의 온도분포가 측정되었으며, 연소가스의 농도가 피난대피구 입구에서 측정되었다. 연구결과로서 자연환기시스템에서 비상대피구가 225m 간격으로 설치되어 있을 경우 비상대피구 구간의 연기확산시간은 256초가 되며, 20MW의 화재강도에 대해 화염역류를 완전히 방지하기 위해서는 터널풍속을 2.8m/s로 형성해 주어야 한다. In this study, smoke movement in tunnel fire with natural and longitudinal ventilation systems has been investigated. Reduced-scale experiments were carried out under the Froude scaling using 14.55kW fire source with a wick and experimental data is obtained with 1/18 model tunnel test. Temperature profiles were measured under the ceiling and vertical direction along the center of the tunnel and poisonous gas was measured at emergency exit point. The results show that refuge time for 225m intervals of emergency exit in case of natural ventilation systems is 256 seconds and critical velocity for sufficient back-layer prevention is 2.8m/s for fire strength of 20MW.
암반변형계수의 현장시험을 통한 경험적 추정식의 적정성 평가
천병식(Byung-Sik Chun),정상훈(Sang-Hoon Jung),이용재(Yong-Jae Lee),안경철(Kyung-Chul Ahn),신재근(Jae-Keun Shin) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.3
본 연구에서는 공내재하시험으로 측정된 변형계수를 이용하여 RMR을 이용한 변형계수 추정 방법에 대한 국내 암반에서의 적용성을 평가하고, 암반의 변형계수에 영향을 미치는 여러 변수들과 변형계수와의 상관성 분석을 실시하였다. RMR을 이용하여 변형계수 예측을 위해 제안된 기존의 제안식은 변형계수를 과대 예측하고 있었으며, 암종별로도 추정값과 측정값이 상관성의 차이가 컸다. 암반 특성치로서 일축압축강도, RQD, 절리 상태, 절리 간격, 지하수 상태, 측정 심도를 주요 변수로 하여 암반의 변형계수에 미치는 영향에 대한 개개의 상관성 분석을 수행한 결과, RQD가 가장 높은 상관성을 보여 예비설계단계에서 RQD만으로도 암반의 상태 및 변형계수를 추정할 수 있을 것으로 판단되었고 절리 간격과 절리 상태의 경우 또한 암반 변형계수와의 상관성이 비교적 높은 것으로 예상되었으며, 일축압축강도는 변형계수와 밀접한 관계가 있음에도 불구하고 RMR값에 미치는 영향이 적기 때문에 상관성이 낮았다. 따라서 상관성을 높이기 위해서는 일축압축강도의 배점에 신경을 써야하고 일축압축강도 측정시 주의가 필요하다고 판단된다. 또한 지하수의 경우 점수 배점으로 평가되므로 시추자료로 변형계수를 평가하는데 한계가 있을 것으로 사료되어 평가에서 제외시키는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 또한 앞으로 변형계수 및 암반 특성에 관한 자료 확보 및 연구를 통해 암반의 풍화도, 암반의 간극률, 절리 특성 등에 관한 보다 복합적인 결과 도출을 위하여 다변량 중회귀분석 등과 같은 다양한 접근을 통한 연구가 필요할 것으로 판단된다. In this paper, the applicability to the Korean rock condition of using the deformation moduli based on Rock Mass Rating (RMR) and Pressuremeter Test (PMT) is evaluated. The correlations among deformation moduli and various rock properties were also analyzed. It appears that the existing correlations using RMR overestimate the deformation moduli and wide variation was found between predicted moduli using these correlations and measured values. As for the correlations among the deformation moduli and various rock properties, Rock Quality Designation (RQD) and unconfined compressive strength (UCS) were found to correlate to deformation moduli reasonably well, but joint spacing and joint conditions appear to correlate poorly to RQD and UCS. Additionally, groundwater can not be correlated with the modulus values. While the depth has very little contribution to deformation modulus, it should be factored in the simple regression analyses with various rock mass properties, especially with the correlations made with UCS, RQD etc. With the deficiencies of these correlations, more in depth analysis techniques such as multivariate correlations may be to reliably estimate deformation modulus of rock mass.