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다양한 구성방정식에 따른 터널 거동해석
The Analysis of Tunnel Behavior using Different Constitutive Models

김영민    (전주대학교 공과대학 토목환경공학과   ); 강성귀    (전주대학교 공과대학 토목환경공학과  );
  • 초록

    본 논문에서는 여러 가지의 구성방정식 모델을 이용하여 NATM 터널의 유한요소 해석의 적용에 대하여 설명하였다. 일련의 2차원 평면변형률 조건하 NATM 터널의 지반-구조물에 대한 해석을 분석하였다. 사용한 4가지 구성방정식 모델로는 선형탄성, Mohr-Coulomb 탄소성, 변형경화, 연화지반모델이다. 터널설계에서는 지표면의 침하, 지보재 축력에 대한 적절한 예측이 필요하다. 수치해석결과 진보된 구성방정식 모델이 지반변형과 지보재의 축력에 대해 보다 적절한 결과를 나타내었다.


    The paper presents the application of FE simulations of NATM tunnel using different constitutive models. The results from a series of two dimensional plane strain finite element analyses of medium-liner interaction for NATM are presented. Four types of constitutive models are considered, namely, linear elastic, elasto-plastic Mohr-Coulomb, Hardening-Soil, Soft-Soil model. The design for tunnels requires a proper estimate of surface settlement and lining forces. It is shown that the advanced constitutive model gives better predictions for both ground movement and structural forces.


  • 주제어

    유한요소법 .   터널설계 .   구성방정식 모델.  

  • 참고문헌 (11)

    1. 신종호, 2001, 화강토의 구성방정식 및 터널해석에의 적용, 한국지반공학회논문집, Vol.17, No1, pp. 131-139. 
    2. Duncan, J.M. and Chang, C.Y., 1970, Nonlimear analysis of stress and strain in soil, ASCE.J.of the Soil Mech. and Found. Div. Vol.96, pp. 1629-1653. 
    3. Mair, R.J., 1996, Settlement effects of bored tunnels, Session Report. Proceedings of the International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground, Balkema, Rotterdam, pp. 2353-2385. 
    4. Matsui, T. and San, K.C., 1990, A hybrid slope stability analysis method with its application to reinforced slope cutting, Soils and Foundations, Vol.30, No.2, pp. 79-88. 
    5. Moller, S.C., 2006, Tunnel induced settlement and structural forces in linings, Ph.D thesis, Institure of Geotechnical Engineering, University of Stuttgrat. 
    6. Moller, S.C., Vermeer, P.A., 2008, On numerical simulation of tunnel installasion, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.23, pp. 461-475. 
    7. Muir Wood, A.M., 1975, The circular tunnel in elastic ground, Geotechnique Vol.25, No.1, pp. 115-127. 
    8. Owen, D.R.J. and Hinton,E., 1990, Finite element in plasticity, Pinerge Press. 
    9. Roscoe, K.H., Burland, J.B. 1968, On the generalised stress-strain behaviour of wet clay. Engineering Plasticity, Cambridge University Press, pp. 535-609. 
    10. Schanz, Vermeer, P.A. and Bonnier,P.G., 1999, The hardening soil model: Formulation and verification, Beyond 2000 in computational geotechnics, Balkema, Rotterdam, pp. 1-16. 
    11. Vermeer, P.A. and Brinkgreve, R.B.J., 2002, PLAXIS: Finite element code for soil and rock mechanics(Ver 8.2), Balkema, Rotterdam. 

 저자의 다른 논문

  • 김영민 (13)

    1. 1999 "유한요소법에 의한 사면붕괴 거동해석에 미치는 영향분석" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 15 (5): 19~28    
    2. 2003 "수치해석적 방법에 의한 층상 점토지반의 극한지지력 해석" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 19 (1): 121~129    
    3. 2004 "강도 감소법에 의한 지하수위를 고려한 FEM 사면안정해석" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 20 (8): 97~102    
    4. 2005 "굴진장을 고려한 얕은 터널파괴거동에 대한 모형실험 및 수치해석" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 15 (6): 400~410    
    5. 2008 "보강토 옹벽의 파괴거동에 대한 수치해석적 연구" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society 7 (3): 9~16    
    6. 2009 "보강토사면의 안정성에 대한 LEM과 SSR-FEM의 비교연구" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society 8 (1): 11~18    
    7. 2009 "수치해석방법에 의한 연약지반위의 보강띠기초의 지지력거동해석" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society 8 (3): 1~7    
    8. 2010 "사질토지반의 지지력분석을 위한 얕은기초의 파괴거동에 대한 모형실험과 유한요소해석 비교 검토" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society 9 (1): 13~20    
    9. 2010 "미소변형율 강성을 고려한 지반굴착 해석" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society 9 (2): 21~31    
    10. 2011 "가스폭발하중에 의한 터널 구조물의 동적거동해석" 한국터널지하공간학회논문집 = Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association 13 (5): 413~430    
  • 강성귀 (3)

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