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터널굴착변위를 활용한 시공중 피드백 해석기법 연구
Feedback Analysis Technique for Tunnel Safety by Using Displacements Measured during the Tunnel Excavation

박시현   (한국시설안전기술공단 지하시설실CC0188506  ); 신용석   (한국시설안전기술공단 지하시설실CC0188506  );
  • 초록

    본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 Critical strain 개념을 새롭게 도입하였으며, 굴착중인 터널의 안정성 평가에 이를 활용하였다. 본 연구에서 개발한 해석기법은, 굴착면에서의 변위값을 입력하여 주변지반의 변형률을 구하는 방법으로서, 기존에 제안된 해석기법을 재검토하여, 상대변위활용기법, 숏크리트 반영기법, 지반의 이방특성 반영기법을 새롭게 제안하였다. 아울러 본 연구에서 제안한 해석기법을 토대로 해석모듈을 개발하였으며, 개발된 해석모듈의 활용성을 평가하기 위한 검증을 수행하였다. 검증 방법으로는 먼저, 이론해석과 상용프로그램(Pentagon-3D, Flac-2D) 해석을 통해 원형 터널에서의 굴착변위를 서로 비교하여, 상용프로그램의 활용성을 검토하였다. 이어서, 두 종류의 상용프로그램을 활용하여 숏크리트 라이닝의 유무에 따라, 동일한 초기조건에서의 굴착변위를 구하여, 두 상용프로그램의 해석결과를 비교하였다. 마지막으로, 상용프로그램에서 획득한 터널굴착변위를 본 연구에서 개발한 해석모듈(FAST-Ver. 1.2, Feedback Analysis System for Tunneling)에 입력치로 이용하여, 원지반의 하중상태 및 재료특성 등을 추정하고, 추정된 값들이 당초 가정하였던 값들을 얼마만큼 재현할 수 있는지에 대한 검증을 수행하였다.


    The purpose of this study is to develop a new technique to quickly assess the quantitative stability of a tunnel by using measured displacement at the tunnel construction site. To achieve this purpose, in this study, a critical strain concept was introduced for the first time and applied to an assessment of a tunnel under construction. The new technique calculates numerically the strains of the surrounding ground by using displacements measured during tunnel excavation. The techniques considering the relative displacement, shotcrete, and anisotropic characteristics of ground were newly introduced after reinvestigating the existing analysis technique. In addition, an analysis module was developed based on the proposed analysis technique in this study, and the applicability of the developed module was verified. To verify the module, first of all, the calculated excavation displacements of a cylindrical tunnel by analytic method and commercial programs (Pentagon-3D, Flac-2D) were compared for the confirmation of applicability of commercial programs. Then, the calculated excavation displacements under the same initial condition, both with and without a shotcrete lining, by two commercial programs were compared. finally, we assess the load condition and material properties of in-situ ground by inputting tunnel excavation displacement, which was calculated by a commercial program, into the developed analysis module (FAST-Ver. 1.2, feedback Analysis System for Tunneling), and checked whether the assessed results conform to the originally assumed values.


  • 주제어

    Critical strain .   Excavation displacement .   Feedback .   Stability of tunnel.  

  • 참고문헌 (13)

    1. 한국지반공학회 (1996), 지반공학시리즈7터널,구미서관,서울, pp.442 
    2. 한국도로공사 (1995), 고속도로 터널설계 실무 자료집, 한국도로 공사 설계사업소, pp.349-380 
    3. Sakurai, S. (1997), "Lessons Learned from Field Measurements in Tunnelling", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.12, No.4, pp.453-460 
    4. 高山 昭 (1993), NATMの理論と實際, 日本土木工學社, pp.31 
    5. Itasca Consulting Co. (1991), FLAC-2D, User's Manual 
    6. 에메랄드 소프트 (2004), Pentagon-3D, 사용 설명서 
    7. 日本トンネル技術協會 (1983), トンネル技術講演會テキスト, pp.63-71 
    8. British Tunnelling Society (2004), Tunnel lining design guide, ICE 
    9. 천병식, 남순성 (1996), "서울지하철 터널의 계측관리 기준치에 관한 연구", 대한토목학회논문집, 제16권, 제III-1호, pp.47-59 
    10. 淸水建設株式會社(1998),トンネル施工マニュアル 
    11. 박시현, 신용석 (2007), "한계변형률 개념을 활용한 터널 안정성 평가에 관한 연구", 한국지반공학회논문집, 제23권 5호, pp. 29-41     
    12. Szechy, K. (1973), The Art of Tunnelling 
    13. 櫻井春輔(1982), "トソネル工事における變位計測結果の評價法", 土木學會論文報告集, 第 317號, pp.93-100 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Park, Si-Hyun 2008. "A Study on Numerical Analyses and Field Application for Tunneling Using the Critical Strain in the Ground" 지질공학 = The journal of engineering geology, 18(3): 339~347     

 저자의 다른 논문

  • 박시현 (9)

    1. 2003 "복개 터널구조물의 현장 시공에 따른 계측 분석 사례" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 13 (2): 125~137    
    2. 2003 "Terzaghi 터널토압의 재조명에 관한 연구" 터널기술 : 한국터널공학회논문집 5 (3): 261~268    
    3. 2004 "재래식 터널 변상 조사 사례 및 안전성 평가에 관한 연구" 터널기술 : 한국터널공학회논문집 6 (2): 151~160    
    4. 2004 "터널 모형실험에 대한 상사성 이론 정립에 관한 연구" 터널기술 : 한국터널공학회논문집 6 (2): 161~169    
    5. 2006 "미고결 층상지반에서 터널굴착시 응력재분배 메커니즘에 관한 연구" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, C. 지반공학, 터널공학 26 (c1): 53~61    
    6. 2006 "터널 시공 중 막장 선행변위 계측기법" 지질공학 = The journal of engineering geology 16 (3): 307~313    
    7. 2008 "격자지보와 숏크리트 계측에 대한 현장실험 연구" 지질공학 = The journal of engineering geology 18 (1): 93~102    

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