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주변 공동을 고려한 터널의 동적거동에 관한 연구
A Study on the Dynamic Behavior of Underground Tunnels with a Cavity

김민규   (한양대학교 토목환경공학과UU0001519  ); 이종우   (시설안전기술공단CC0093846  ); 이종세   (한양대학교 토목환경공학과UU0001519  );
  • 초록

    본 연구에서는 마제형터널 주변에 공동이 존재하는 경우에 대해 동적해석을 수행함으로써 터널주변의 공동이 터널의 동적거동에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 반무한 평면상에서 터널의 동적응답해석을 수행할 수 있는 해석기법을 개발하였다. 먼저 주파수 영역에서의 다층 반무한 지반내에서의 동적 기본해를 유도하였고 이를 경계요소에 적용하였다. 외부영역을 모형화한 경계요소를 내부영역의 유한요소와 조합하여 반무한 영역에서의 터널구조의 동적응답을 구할 수 있도록 하였다. 개발된 기법의 검증을 위하여 단층 및 다층 반무한 구조계에 대해 Ricker 파형을 이용한 동적해석을 수행하여 기존의 해석결과와 비교하였고, 개발된 기법을 이용하여 석회암층에 있는 터널에 대해 공동의 유무 및 터널과의 이격거리에 따른 터널의 동적거동을 고찰하였다.


    A dynamic analysis of a horseshoe_shaped tunnel near to cavity was performed to study the effect of the cavity on the dynamic behavior of the tunnel. In order to obtain the dynamic response of the tunnel embedded in a semi-infinite domain, a hybrid numerical technique was primarily developed. A dynamic fundamental solution in frequency domain for multi-layered half planes was derived and subsequently incorporated in the boundary element method. Coupling of the boundary element method for the far field with the finite element method for the near field is made by imposing compatibility condition of a displacement at the interface. The boundary element method is then coupled with the finite element method, which is utilized to model the near field including the tunnel and the cavity. In order to demonstrate the validity of the proposed technique, dynamic responses of single and multiply-layered semi-infinite structural systems are obtained by using the Kicker waveform and investigated in the limestone layer to find how the being and the location of the cavity affect the dynamic characteristics of the system.


  • 주제어

    터널 .   공동 .   다층반무한 동적기본해 .   경계요소 .   유한요소-경계요소 조합해석.  

  • 참고문헌 (14)

    1. 점근해를 이용한 동적2차원 다층 반무한 경계요소 , 김문겸;이종우;이필규;김민규 , 대한 토목학회 논문집 / v.18,pp.625-636,
    2. Numerical Analysis of Tunnel Dynamic Response to Earth Motion , Kirzhner, F.;Rosenhouse, G. , Tunnelling and Underground Space Technology / v.15,pp.249-258,
    3. 다층반무한 평면의 동적기본해를 이용한 지반-구조물 상호작용계의 경계요소해석 , 이종우 , 연세대학교 대학원 박사 학위논문 / v.,pp.,
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    7. Bettess, P. , Infinite Elements / v.,pp.,
    8. Earthquake response analysis of the Hualien soil-structure interaction system based on updated soil properies using forced vibration test data , Choi, J.S;Yun, C. B.;Kim, J.M. , Earhquake Engineering & Structural Dynamics / v.30,pp.1-26,
    9. Itasca Consulting Group , FLAC-Fast Lagrangian Analysis of Continua(Version 3.3 Mineapolis) / v.,pp.,
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    12. A practical method for time-domain analysis of non-linear soil-structure interaction problem , Kim, J.M.;Choi, J.S.;Lee, J.S. , Proceedings of 10th International Conference on Soil Dynamics and Earthquake Engineering / v.,pp.,
    13. 조선일보 , / v.,pp.,
    14. Hartmann, F. , Introduction to Boundary Ekements;Theory and Applications / v.,pp.,

 저자의 다른 논문

  • 김민규 (18)

    1. 1994 "경북 추령터널 부근 암석의 풍화특성에 관한 지구물리화학적 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 4 (3): 269~281    
    2. 1997 "ELISA방법에 의한 방사선 피폭 후 흰쥐 혈액 내에서의 ceruloplasmin 정량" 방사선방어학회지 = Journal of radiation protection and research 22 (2): 103~109    
    3. 2000 "노르웨이의 암석굴착 기술" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 10 (4): 544~552    
    4. 2000 "횡하중을 받는 지반-말뚝 상호작용계의 동적 주파수 응답해석" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 13 (4): 437~448    
    5. 2004 "지진파의 주파수 특성에 따른 지반-말뚝-구조물 상호작용계의 거동 특성 분석" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 17 (3): 295~308    
    6. 2004 "원전기기의 면진을 위한 진동대 실험 I : 고무베어링" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 8 (5): 65~77    
    7. 2004 "원전기기의 면진을 위한 진동대 실험 II : FPS" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 8 (5): 79~89    
    8. 2006 "원자력시설의 지진안전성 평가 및 증진" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 19 (1): 25~31    
    9. 2007 "일본 니가타 지진과 원전의 안전" 전기저널 = Journal of electrical world 369 (): 4~18    
    10. 2012 "원전 격납건물의 Steel Fiber 적용성 평가를 위한 지진취약도 분석" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 25 (5): 381~388    
  • 이종세 (21)

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