강섬유 보강 숏크리트의 터널모형실험 및 수치해석적 검증 = A Tunnel Mock-up Test and Numerical Analysis on Steel Fiber Reinforced Shotcrete

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 터널의 지반과 지보재의 상호 거동을 규명하기 위해 터널의 1차 지보재인 강섬유 보강 숏크리트의 파괴 및 변형특성을 살펴보았다. 이를 위해 실제와 유사한 크기의 터널모형을 제작하여 실험하였다. 실험은 측압계수를 0.5와 1.0으로 설정하여 수행하였으며 11개의 유압실린더를 사용하여 하중을 재하하였다. 11개의 유압실린더는 측압을 효과적으로 모사하기 위해 천단부와 측벽부 두 그룹으로 나누어 조절하였다. 한편 숏크리트의 변형은 11개의 LVDT를 사용하여 측정하였다. 또한 각 실린더에서 가해지는 하중이 숏크리트에 분산되어 잘 전달되도록 뒤채움재를 사용하였다. 모형실험의 검증을 위해 3차원 수치해석을 실시하였다. 3차원 수치해석은 터널모형실험과 가능하면 같은 조건으로 해석하기 위하여 모형실험의 로드셀에서 얻어진 하중이력곡선이 수치 해석 시에도 가능하면 동일하게 재현되도록 FISH routine을 별도로 작성하여 수행되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the failure and deformation characteristics of steel fiber reinforced shotcrete (SFRS) which is a primary tunnel support was investigated to find out ground-support mutual behavior. To this end, a mock-up of a tunnel was made and experimented with the conditions of lateral earth pressure coefficient 0.5 and 1.0. During the tests, 11 hydraulic cylinders were used for loading. For better simulation of the lateral earth pressure effect, these cylinders were controlled separately by two groups; crown and side wall. Meanwhile, the deformation of shotcrete was measured by 11 LVDTs. Backfill material was also used for better load transfer from hydraulic cylinders to shotcrete. For the validation of the mock-up test results, 3D numerical analysis is carried out. To do numerical analysis under the same condition as a mock-up test, the load history curve which was obtained during the test was tried to be simulated using an individual FISH routine in the numerical analysis.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 초록
• 1. 서언
• 2. 터널모형실험
• 3. 수치해석적 검증
• 4. 결론
• 감사의 글
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 유광호, "지보재 파괴를 고려한 터널의 안전율의 수치 해석적 산정연구" 한국터널공학회 7 (7): 37-49, 2005

2 김종우, "심부갱도내 철재지보의 변형거동과 지보하중결정에 관한 연구" 31 : 60-69, 1994

3 이대혁, "수치해석에 의한 터널 복공의 역학적 거동 및 균열 특성에 관한 연구" 8 : 146-156, 1998

4 유광호, "숏크리트 거동에 대한 갱도모형실험과 수치해석의 비교" 112-121, 2007

5 이대혁, "모형실험에 의한 터널 복공의 역학적 거동 및 균열 특성에 관한 연구" 8 : 53-66, 1998

6 유광호, "모형실험 및 수치해석에 의한 터널의 정량적 안정성 평가기술 연구" 2150-2159, 2006

7 한국도로공사 도로연구소, "강섬유보강 숏크리트의 성능 향상 및 품질기준 정립(II), 2001년도 연구보고서" 199-, 2001

8 김종우, "가축성 강재 지보의 강도특성에 관한 연구" 8 : 261-274, 1998

9 Salder, G.W., "Testing of roadway support equipment" 144 : 234-245, 1984

10 Mashimo, H., "Numerical approach for design of tunnel concrete lining considering effect of fiber reinforcements" 19 (19): 454-455, 2004

11 Itasca Consulting Group, Inc., "FLAC-3D, Fast Lagrangian Analysis of Continua, Version 3.10" Itasca Consulting Group 2006

12 Jukes, S.G., "Characteristics of steel arch support systems for mine roadways, part 1. Modeling theory, Instrumentation and preliminary result" 1 (1): 43-58, 1983