머신러닝 기법을 적용한 인접굴착에 따른도시철도 박스구조물의 안전영역 적정성 분석

최정열,이재승,정지승 국제문화기술진흥원 2023 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.9 No.3

This study analyzed the relationship between major parameters and numerical analysis results according to various excavations conducted around the urban railway, application of machine learning techniques and verified the scope of influence of the adjacent excavation on the existing urban railway box structure and the appropriateness of the safety area. This study targeted the actual negotiated adjacent excavation works and box structures around the urban railway, and the analysis was conducted on the most representative two-line box structures. The analysis confirmed that the difference in depth of urban railway, excavation depth of adjacent excavation, and depth of underground water level are important parameters, and the difference in excavation depth of adjacent excavation is the parameter that affects the behavior of underground box structures and is an important requirement for setting safety areas. In particular, the deeper the depth of the adjacent excavation work, the greater the effect on the deflection of the underground box structure, and the horizontal separation distance, one of the important requirements for determining the management grade of the existing adjacent excavation work, is relatively small. 본 연구는 인접굴착에 따른 기존 도시철도 박스구조물의 안전영역에 관한 연구로서 도시철도 주변에서 시행되는 각종 굴착공사에 따라 도시철도 박스구조물의 거동에 영향을 미치는 주요 매개변수와 수치해석 결과의 상관관계를 분석하였으며, 머신러닝 기법 적용을 통하여 인접굴착공사가 기존 도시철도 박스구조물에 미치는 영향 범위 및 안전영역의 적정성을 검증하였다. 본 연구는 도시철도 주변의 실제 협의된 인접굴착공사 및 박스구조물을 연구대상으로 하였으며, 그 중 가장 대표적인 본선 2련박스 구조물을 대상으로 분석을 수행하였다. 매개변수 분석 및 머신러닝 해석결과, 도시철도 깊이, 인접굴착공사 굴착깊이 및 지하수위 각각의 상호간의 깊이 차이가 중요한 매개변수인 것으로 확인되었으며, 그 중에서도 도시철도 깊이와 인접굴착공사의 굴착깊이 차이가 지하 박스구조물 거동에 가장 큰 영향을 미치는 매개변수이며, 안전영역 설정의 중요한 요건인 것으로 분석되었다. 특히, 인접굴착공사 깊이가 도시철도 깊이보다 더 깊게 굴착될수록 지하 박스구조물의 처짐에 미치는 영향은 더욱 큰 것으로 확인되었으며, 기존의 인접굴착공사 관리등급 결정 시 중요 요건 중 하나인 수평이격거리는 수직이격거리, 즉 굴착깊이에 비해 상대적으로 영향이 작은 것으로 분석되었다.

도심지 개착식 굴착공사 붕괴사고 및 도로함몰 저감을 위한 우선 관리 요소 결정

성주현,정민형,Seong, Joo-Hyun,Jung, Min-Hyung 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3

The collapse accidents during a open ground excavation in urban areas not only lead to human injuries and material damages in the construction site, but also lead to road sinks and damages to the adjacent facilities due to settlement of ground around the construction site. Therefore, during a open ground excavation in the urban areas, it is necessary to thoroughly prepare for prevention of collapse accidents, and consider whole construction stage such as planning, design and construction. In this study, the priorities to be managed mainly were obtained in order to prevent collapse accidents during a open ground excavation. After analyzing results from past accidents cases for open ground excavations, priorities were evaluated regarding collapse-inducing elements using the Delphi technique which is a decision-making method by consensus among experts. As a result, insufficient groundwater treatment, bad geotechnical investigation and instability on construction, etc. were obtained as priorities for prevention of collapse accidents. 도심지 개착식 굴착공사 중 발생하는 붕괴사고는 공사장 내에서의 인명 및 물질적 피해를 불러일으킬 뿐만 아니라, 공사장 주변의 지반침하로 인한 도로함몰 및 시설물 피해를 유발한다. 따라서, 도심지에서 개착식 굴착공사를 수행함에 있어서, 계획, 설계 및 시공의 건설 전체 단계에서 굴착공사 붕괴 방지를 위한 철저한 대비가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 개착식 굴착공사 중 붕괴사고 예방을 위해, 중점적으로 관리되어야 할 우선 요소 결정 연구를 수행하였다. 먼저, 과거 흙막이 굴착공사의 사고사례 조사결과를 분석하고, 전문가 합의에 의한 의사결정 방법인 델파이 기법을 이용하여 붕괴 유발 요소에 대한 중요도를 산정하였다. 그 결과, 지하수 처리, 지반조사의 부실, 시공상의 불안정 등이 흙막이 공사 붕괴 예방을 위한 중점 관리 요소로 도출되었다.

도심지 굴착공사의 위험관리 개선방안에 관한 연구

정영호 한국건설법무학회 2021 건설법무 Vol.7 No.-

인접 흙막이 구조물의 지보재 하중을 고려한 가시설의 수치해석

유찬호,유재민,이승주,황정순,백승철 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.1

Recently, as the building construction works have been activated, the environment in which the excavation work is proceeding in parallel with the existing structure and the adjacent excavation work is increasing. However, there is not a lot of research on this. In this study, numerical analysis was carried out for interaction analysis between former excavation construction and follow-up excavation on two excavation retaining structures in parallel with excavation. As a result of numerical analysis, if the supporting load of strut is not considered, it was analyzed that the displacement distribution in the structure can be underestimated and acting stress of strut is overestimated. It was analyzed that the support stress causes by the former excavation should be considered in order to simulate the actual behavior characteristic. 최근 건축공사가 활성화됨에 따라 기존 구조물과의 근접한 공사 그리고 인접 굴착공사와 병행하여 굴착공사가 진행되는 환경이 증가하고 있지만 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 두 개의 굴착 흙막이 구조물에 대해 기존 굴착 흙막이 구조물과 후속 굴착 흙막이 구조물 간의 상호작용 분석을 위해 수치해석을 수행하였다. 수치해석 분석결과 선행 굴착으로 인해 작용하는 지보재의 하중을 고려하지 않는 경우 구조물에 발생하는 변위는 과소평가 될 수 있는 것으로 분석되었고, 지보재에 작용하는 응력은 과하게 평가되어 실제 지반의 거동을 모사하기 위해서는 선행굴착으로 인해 발생하는 지보재 응력을 고려해야 하는 것으로 분석되었다.

조석의 주기를 고려한 해상 암굴착 공사의 경제성 분석 및 작업가능시간 산정 방법에 관한 연구

권순범,옥종호,이승현,Kwon, Soon-Boum,Ock, Jong-Ho,Lee, Seung-Hyun 한국건설관리학회 2007 건설관리 : 한국건설관리학회 학회지 Vol.8 No.5

해상에서 이루어지는 암굴착 공사는 평균해수면 이하를 기준으로 수중으로 설계가 되어 있다고 하더라도, 조석간만의 차가 심한 서해와 남해의 경우에는 조석의 주기에 따라 해수면 위로 작업면이 노출되는 동안 육상작업이 가능해진다. 이를 활용할 경우 수중 작업 시 작업자의 위험성 증대, 작업효율의 저하 및 공사비 증대에 관한 수중공사의 단점을 보완할 수 있는 하나의 대안이 될 수 있다. 그러나 작업해야할 암굴착면의 높이와 조석에 따라 변화하는 수면의 높이에 따라 작업면의 노출시간, 즉 작업가능시간이 변화하게 되며 이에 따라 공사비의 변화도 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 해상 암굴착 공사를 수행할 때 수중 작업과 비교하여 조석간만의 차를 이용한 공사의 경제성을 분석하고, 작업가능시간을 산정하여 작업시간별 경제성을 분석할 수 있는 방법을 제시함으로써, 조석간만의 차를 이용한 해상 암굴착 공사방식의 적용가능성을 모색해 보고자한다. The rock excavation work on the sea is planned as underwater process if the elevation of the rock is lower than the M.S.L.(Mean Sea Level). However, in case of West and South sea which are largely different between the rise and fall of the tide, the earth work can be performed on the ground while the work surface is exposed above the sea according to the tide cycle. Thus, it may a good substitute to make up for shortcomings of underwater construction works such as safety problems of workers, loss of efficiency and increasement of construction costs. But the difference between the height of the rock excavation surface and the water surface changed by the tide makes the exposure time of work surface, that is the possible working hours be changed. Also, it may cause the changes of construction cost. Thus, this study analyzes the economical efficiency of the construction method using the difference between the rise and fall of the tide in comparison with the construction method which is performed under the sea, and it also suggests the way to analyze the economical working hours by estimating the possible working hours on the ground. We also try to find out the application possibility of the way like the rock excavation work on the sea using the difference between rise and fall of the tide.

지반굴착공사 위험요소 도출 및 통계적 검정 방법을 통한 신뢰성 분석

김동민(Dong Min Kim),김우석(Woo Seok Kim),백 용(Yong Baek) 한국방재안전학회 2017 한국방재안전학회 논문집 Vol.10 No.1

본 연구에서는 지반굴착공사로 인해 발생된 지반함몰 사례를 분석하고 지반함몰 발생 원인을 평가하였는데, 주요원인으로는 지반조사의 불충분, 부정확한 지반정수, 가시설 보조공법 구조체의 결함, 보일링 및 히빙에 대한 대처 미흡, 시공시 과굴착 등으로 나타났다. 그리고 지반함몰 발생원인 분석을 통해 지반굴착공사 위험요소를 도출하였는데, 지반조사, 굴착공법 선정, 구조물 해석, 계측계획, 굴착공법 시공, 지하수위 변화, 계측 수행, 자연재해, 시공관리 등이 지반함몰을 예방하기 위해 고려해야할 위험요소로 도출되었다. 또한, 도출된 위험요소에 대한 중요도를 평가하고, 신뢰도를 높이기 위해 국내 전문가들을 대상으로 설문조사를 수행하였고, 카이제곱(χ2) 검정 방법 통해 설문조사 응답자의 직업군, 업무종사기간, 업무현장종류 등과 설문조사결과가 유의한 수준인지에 대해 검정을 수행하였다. The case study on ground subsidence was conducted and the cause of ground subsidence was evaluated, main cause were insufficient site exploration, inaccurate strength parameters, defective temporary wall, insufficient reaction for boiling and heaving, excessive excavation and so on. Risk factors during excavation were identified from the cause of ground subsidence and risk factors were site exploration, selecting excavation method, structure analysis, measurement plan, excavation method construction, underground water level change, natural disaster and construction management. The survey of the experts on risk factors identified was conducted to evaluate the importance of risk factors, and confidence analysis was performed to evaluate the significance level between survey result and survey respondent using Chi-square Test.

실규모 굴착 시험장에서의 시간경과 물리탐사 자료 분석

신동근,송서영,김빛나래,유희은,기정석,남명진 대한지질공학회 2019 지질공학 Vol.29 No.2

Geophysical exploration techniques are effective for monitoring changes in the ground condition around the excavation project to prevent subsidence risks during excavation work, therefore, improving analysis techniques is required for applying and supplementing various geophysical exploration technologies. In this study, a field-scale on-site test was conducted to detect possible ground subsidence hazards and areas of relaxation zone that may occur during excavation work and due to underground water level changes. In order to carry out the field test, a real-scale excavation test bed was constructed and the geophysical exploration methods, such as electrical resistivity survey and multi-channel analysis of surface wave (MASW) survey for urban sites condition, have researched for optimal geophysical exploration parameter, design and correlation analysis between the results by reviewing the validity of each individual geophysical exploration and modeling. The results of this study showed the impact of each geophysical exploration on the relaxation zone and, in particular, the location of the underground water surface and the effects of excavation were identified using electrical resistivity survey. Further research on modeling will be required, taking into account the effects of excavation and groundwater. 굴착공사 중 발생할 수 있는 지반함몰 사고를 방지하기 위해 굴착공사 주변 지층변화를 분석하고 모니터링하는 탐사기법과 기술이 필요함에 따라 다양한 탐사기술들을 적용, 보완함으로써 해석 기법을 향상시키는 것이 요구된다. 이 연구에서는 굴착공사 중 발생할 수 있는 지반침하 위험요소와 굴착, 지하수 등에 의한 이완영역을 탐지하기 위한 실규모 현장 실험을 실시하였다. 현장 실험을 수행하기 위해 실규모 굴착현장 테스트베드를 구축하고, 도심지 현장을 고려한 탐사법 중 전기비저항 탐사, 다중채널분석표면파탐사를 활용, 각 개별탐사의 적용 유효성 검토 및 모델링을 이용한 최적 탐사변수 도출과 설계, 탐사결과의 상호연관성을 비교 해석하였다. 이 연구 결과, 각 탐사별로 이완영역에 대한 영향을 확인할 수 있었으며, 특히 전기비저항탐사를 이용해 지하수면위치를 확인하고 굴착에 대한 영향 파악할 수 있었다. 추후 지하수의 영향을 고려한, 즉 굴착면을 고려한 모델링에 대해 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.

굴착 공정별 주변지반 거동 분석

서민우,김명모,석정우,양구승 한국지반공학회 2006 한국지반공학회논문집 Vol.22 No.2

Long-term field observations were performed in three excavation sites in order to investigate the displacement behavior of adjacent ground during overall excavation procedure, where the depths of deep excavations were 15 m~29 m. In this study, ground settlements and lateral displacements of braced wall measured during installation of retaining wall and removal of bracing were specially focused to evaluate the behavior quantitatively according to three-stage-divided procedure, i.e. pre-excavation, main excavation, and removal of bracing. Through field measurements on three excavation sites, lateral displacements induced during removal of bracing are approximate to 40% of the amount found during main excavation stage and additional adjacent ground deformation during post-excavation procedure ranges from 18% to 33% of that found during main excavation stage, based on the settlement volume. In conclusion, it was quantitatively identified in this study that the deformations of adjacent ground during pre- and post-excavation stage were not negligible.

현장실험을 통한 굴착복구 공사 공정별 비산먼지 발생량 측정

한수현 ( Han Soo-hyun ),양성린 ( Yang Sung-lin ),백철민 ( Baek Choel-min ),김혁중 ( Kim Hyeok-jung ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.1

본 연구에서는 현장실험을 통해 굴착복구 공사 시 발생되는 비산먼지를 측정하였다. 실험결과, 굴착복구 공사의 모든 공정에서 비산먼지가 다량 발생하였으며 특히, 절단공정에서 고농도의 비산먼지가 발생하였다. 절단공정은 현행 절단 방법(물분사)을 적용하여도 평균적으로 1,253μg/m³의 고농도 비산먼지(PM₁₀)가 발생하였다. 측정된 데이터를 분석하여 향후 비산먼지를 저감시킬 수 있는 요소기술 개발에 기초연구로 활용하고자 한다.

주방식 지하구조물의 발파 굴착공정 분석 연구

이철호,현영환,황제돈,최순욱,강태호,장수호,Lee, Chul-Ho,Hyun, Young-Hwan,Hwang, Je-Don,Choi, Soon-Wook,Kang, Tae-Ho,Chang, Soo-Ho 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.6

주방식 지하구조물은 룸과 암주로 이루어진 격자 형태의 지하구조물로 굴착순서에 따라 주방식 지하구조물의 시공성과 경제성이 좌우될 수 있다. 선행연구에서는 주방식 지하구조물의 굴착공정에서 중요하게 다뤄질 수 있는 발파굴착 공정을 장비 운영과 현행 발파 규정 및 건설공사 표준품셈에 근거하여 검토하였다. 굴착공법으로는 점보드릴을 이용한 발파공법을 가정하였으며, 기존 연구에서 제시한 가로 세로 병행시공방식으로 검토하였다. 연구에서 고려한 단면의 크기에 따라 필요한 착암 공정에 대한 천공시간을 산정하였으며 기존 도로터널 사례를 통해 버력처리 및 지보재 설치 공정의 소요시간을 산정하였다. 굴진면 운용 수를 고려하여 굴착 사이클을 산출하였으며 이를 통해 운영가능한 천공장비의 최대 대수와 최소 대수를 수식화하여 제시하였다. Since a room-and-pillar underground structure is characterized by its grid-type array of room and pillar, its economical efficiency can be governed by excavation sequence. In this study, the construction period by the drill-and-blast method as a excavation method for a room-and-pillar underground structure was examined. In addition, the parallel excavation sequence was considered as the main sequence of a room-and-pillar underground structure. Sequences of mucking and support installation were derived to estimate the total excavation cycle by taking the case of a road tunnel into consideration. From the excavation cycle of room-and-pillar underground structure, the relationship between available maximum and minimum numbers of jumbo drill machines depending on the number of faces in operation was suggested.