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최적화 알고리즘을 이용한 복개터널 물성값의 역해석
Back Analysis for the Properties of Cut and Cover Tunnel using Optimization Algorithms

박병수   (강원도립대학 건설토목과UU0001580  ); 전상현   (강원도립대학 건설토목과UU0001580  );
  • 초록

    본 연구는 복개터널 안정해석시 이용되는 불확실한 지반물성값을 계측자료로부터 최적화하는 역해석에 관한 연구이다. 이 문제에 적합한 최적화 알고리즘을 선택하기 위하여 Simplex방법, Powell방법, Rosenbrock방법, Leverberg-Marquardt방법의 최적화 알고리즘을 가상의 지반굴착문제에 적용하여 소정의 정확성으로 최적해를 구할 수 있는 신뢰도와 변수평가에 소요되는 연산속도에 관하여 비교분석하였다. 해석결과 각 방법모두 허용규준을 만족한 후 정해에 수렴하였고, 함수평가에 소요되는 연산속도에서 최소자승법의 Levenberg-Marquardt방법과 Rossenbrock방법이 효율적으로 수행되는 것으로 나타났다. 한편 복개터널의 탄성계수와 포아송비를 역해석한 결과 역해석시 고려되는 계측점의 수가 증가할수록 설계변수를 정확하게 평가할 수 있었으며 소요되는 연산속도도 개선되는 것으로 나타났다.


    This study is about the back analysis to optimize the uncertain parameters of geotechnical properties used in stability analysis of cut and cover tunnel. The Simplex algorithm, Powell algorithm, Rosenbrock algorithm, and Levenberg-Marquardt algorithm are applied for artificial problems of ground excavation. Furthermore, results are compared in the matter of the reliability of optimal solutions with a certain accuracy and the computation speed for evaluations of variables. As shown in results of numerical analysis, all of four algorithms are converged to exact solution satisfying the allowable criteria. And Levenberg-Marquardt's and Rosenbrock's algorithms are identified to be the more efficient methods in the evaluations of functions. After the back analysis for Poisson ratio and Young's modulus for cut and cover tunnel has been performed, design parameters have been correctly estimated and computation time has been improved while the number of measure points is increased.


  • 주제어

    역해석 .   복개터널 .   최적화 알고리즘 .   최적해.  

  • 참고문헌 (14)

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    13. Hisatake, M. (1988) Assessment of tunnel face stability by back analysis. 2nd Int. Symp. on Field Measurements in Geomech., Kobe, pp. 1217-1224 
    14. Powell, M. J. D. (1964) An efficient method for finding the minimum of a function of several variables without calculating derivatives. Computer Journal, No. 7, pp. 155-162 

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