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주방식 지하구조물의 설계 방법 고찰 Part I: 매개변수 연구
이철호,황제돈,김은혜,장수호,Lee, Chulho,Hwang, Jedon,Kim, Eunhye,Chang, Soo-Ho 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.5
본 연구에서는 주방식 지하구조물에서 지보재 설계를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 지보재 설계에 앞서 설계에 필요한 암주와 공간의 형상별 천단변위, 최대 주응력, 소성영역에 대한 해석을 수행하였다. 해석에 사용할 매개변수를 최적화 하기위해 주방식 지하구조물의 대상 심도와 지반 조건은 기존 지하철 정거장 건설 사례를 분석하여 결정하였으며 지하공간의 활용 목적에 따라 암주의 형상과 공간의 형상을 설정하여 총 180가지의 경우를 선택하였다. 매개변수 해석을 통해 획득한 결과는 향후 지하구조의 안정성과 공간 활용성, 시공장비의 적용성을 고려하여 지보재 설계와 설치 여부를 판단할 수 있는 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, in order to suggest the design method for supports in the room-and-pillar underground structure, the case study was carried out. In the case study, shape of rock pillar and room was mainly considered. From the analysis, a displacement at the roof, the maximum principle stress and plastic state were examined. To optimize variables in the case study, cases from the Seoul metro station were analyzed, then a target depth of the underground structure and ground conditions were determined. And the height of rock pillar and room were chosen from the assumed purpose of underground space, i.e. living/office and warehouse. Total cases of analysis was 180 cases including 3 types of ground condition, 5 types of rock pillar and 6 types of roof span. It is expected that results from analysis can be used to determine the installation of support in room-and-pillar underground structure with stability, utilization efficiency of underground space and applicability of vehicles.
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.
사양중심의 터널 설계 사례 연구를 통한 성능기반 터널 설계 방안에 관한 고찰
허진석,김승렬,황제돈,서영욱,정명근,Hur, Jin-Suk,Kim, Seung-Ryull,Hwang, Je-Don,Seo, Young-Wook,Jung, Myung-Keun 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.4
성능설계는 건축과 토목분야의 구조물 설계에 대한 키워드로 떠오르고 있는 실정이다. 본 논문에서는 기존의 사양설계로 설계되어 시공 중이던 개착식 터널 구조물의 변형 사례에 대한 사례 연구를 통하여 터널에 대한 성능설계의 필요성을 고찰하고 있다. 이와 더불어 터널의 성능을 세분화하는 방법론을 소개함으로써 성능 기반 설계법 도입에 따른 현장 실무자의 이해를 돕고자 하였다. 해당 사례 연구는 전형적인 지반공학적 역해석 문제로, 상세한 지반조사, 시공 이력 분석 및 수치해석적 방법 등 다각적인 접근으로 변형의 원인을 규명하였으며 시공성 및 경제성을 만족하면서 소정의 성능 확보가 가능한 대책을 제안하였다. Performance-based design is becoming a key word for structure design in architectural and civil engineering spheres. In this paper, the need of the performance-based design, especially for tunnels, was enhanced by case study on the largely deformed cut-and-cover arch tunnel built by the prescribed design. In addition, this paper introduces effective method of subdivision on tunnel performance to help field engineer's comprehension. Case study dealing with the issue of typical backwards problem in geotechnical engineering was examined. First of all, the outline of the damaged culvert as well as the surrounding embankment is in detail described. The background, together with the cause of damage, is discussed based on the results of site investigation. Secondly, it was attempted to elucidate the deformation mechanism of the embankment by means of numerical analysis, and the countermeasures are proposed. Finally, the stability of the embankment with the countermeasures was evaluated.
지하수 유출수 조건을 고려한 주방식 지하구조의 배수시스템 연구
이철호,현영환,황제돈,장수호,Lee, Chulho,Hyun, Younghwan,Hwang, Jedon,Chang, Soo-Ho 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.6
주방식 지하구조물은 주방식 채광법의 개념을 이용한 지하구조물 건설 방법이다. 주방식 공법에서 배수는 터널의 싱글쉘 개념과 유사하며, 주방식 지하구조의 장기적인 안정화를 위해서 복공 뒷면의 지하수를 배수하여 지하수위를 사전 저감시키는 방식이 유효하다. 그러나 배수공에 의한 지하수위 저감 방식은 지하 굴착시 굴착면에 지하수압이 작용하지 않거나 발생 용수량이 크지 않다면 배수공은 필요치 않게 된다. 본 연구에서는 지하 굴착시 발생용수량에 따른 배수공 적용 유무를 검토하여 주방식 지하구조에서 배수공 적용 유무를 판단하는 기준을 제안하고자 하며, 배수공 적용이 불필요한 구간에 대해서는 숏크리트를 통한 유도 배수시스템을 제안하고자 한다. The room-and-pillar construction method for underground space is adopted from the room-and-pillar mining method which is one of the most popular underground mining method in the world. Drainage system in the room-and-pillar underground construction method can be similar with the concept of single shell in tunnel because additional reinforcement except the TSL (thin spray-on liner) is not applied in the room-and-pillar construction method. That is, to decrease groundwater level and maintain safety in tunnel, the drainage pin hole inside lining (shotcrete) can be used. However, if total amount of outflow in the underground structure is relatively small or groundwater is not detected, such drainage system will not be useful and cause additional construction cost. In this study, outflow of conventional tunnels in South Korea was investigated and the criteria to determine whether the drainage pin hole is effective was suggested. And the guided drainage system was suggested when drainage pin hole was not applied in the room-and-pillar construction method.