강우로 인한 터널내부 과다변위 사례 연구

김낙영,김홍종,오영석,김창용,양태선,Kim, Nag-Young,Kim, Hong-Jong,Oh, Young-Seok,Kim, Chang-Yong,Yang, Tae-Sun 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.6

최근들어 터널건설이 증가하고 있다. 이러한 터널건설 증가와 더불어 터널시공중 붕락발생 빈도도 증가하고 있다. 이와 비례하여 터널 입 출구부 사면부 변상 발생후 터널내부까지 과다변위를 발생시키는 사례 또한 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 터널시공 사례를 분석하여 갱구부 사면변상과 터널내부 변위를 발생시키는 요인들을 조사하였고 그중 특히 국부적인 단층파쇄대와 강우가 직접적인 붕락을 발생시키는 요인으로 분석되었다. Recently, tunnel constructions have been increased in Korea. According to the increment of tunnel constructions, cases of tunnel collapses also have been increased under tunnel construction. Among these tunnel collapses, after a certain amount of time has elapsed due to excessive displacements on slope of tunnel exit or entrance, cases of tunnel collapse have been increased rapidly. Therefore, the case study was conducted in this study to figure out factors effect on the tunnel collapses due to excessive displacements on tunnel exit or entrance slopes. Base on the case study, the fragmental zone of fault and the rainfall were most important factors on the collapse.

고속도로터널의 붕락유형과 원인 분석

김낙영,김성환,정형식,Kim, Nag-Young,Kim, Sung-Hwan,Chung, Hyung-Sik 한국터널지하공간학회 2000 터널기술 Vol.2 No.3

본 논문에서는 고속도로터널의 붕락형태와 원인분석, 보강방법에 대하여 다루었다. 고속도로터널의 붕락형태를 분석해 보면 3가지 유형으로 분류된다. 지반풍화로 인해 터널붕락이 지표면까지 함몰된 경우 35%, 불리한 암반절리로 인한 터널내 국부적인 쐐기형 암반블럭 붕락의 경우 50%, 터널굴진방향과 미끄럼면의 교차로 인해 터널내 침하가 발생한 경우 15%의 비율로 조사되었고 터널붕락이 발생된 위치는 입출구 40m 이내와 입출구와 인접한 계곡부에서 85%, 비상주차대과 본선접속부에서 15% 발생되었다. 고속도로터널에서 발생한 붕락을 파괴개념으로 분석하면 활동파괴가 83%이상을 차지하는 것으로 분석되었다. The collapse shapes and causes of tunnel in the highway were analyzed and reinforced methods of tunnel were investigated in the paper. Collapse shapes of tunnel are divided into three types such as subsurface failure, small scale wedge failure and slickenside strata failure. These three shapes consist of 35%, 50%, and 15%, respectively. The 85% of collapse was located near the entrance and exit of tunnel. The 15% was located at the intersection of emergency laybys. When tunnel collapses are analyzed by the failure concept, sliding failure amounts to more than 83%.

뒤채움재 특성별 개착식 터널의 동적 거동 특성 연구

김낙영,이승호,이용준,김정호,Kim, Nag-Young,Lee, Seung-Ho,Lee, Yong-Jun,Kim, Jung-Ho 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.2

최근 들어 일본과 같이 지진주의 발생 국가 뿐만 아니라 전세계적으로 지진발생빈도가 높아지고 있다. 진동대 실험 및 수치해석 분석결과 경사가 1:1.2에서 1:0.6으로 갈수록 즉, 원지반과 터널 경사가 수직에 가까워질수록 지진동에 의해서 터널에 발생되는 변형율이 상대적으로 더 감소하는 경향을 나타내었다. EPS블럭을 뒤채움하고 그 상부로 토사를 단계별 복합 성토하는 각 조건들에 대한 진동대 실험 결과 (경사 1 : 0.6) 에 의하면 EPS블럭 뒤채움 높이 0 D조건 즉, 터널 천단부 높이까지 EPS블럭을 설치한 후, 그 상부로 0.25D높이로 토사를 성토하였을 경우가 여러가지 시험조건들 중 0.154 g인 지진동 조건에 대한 발생응력이 가장 작게 발생하였으며 실험결과와 해석결과의 상관관계를 비교한 결과, 지진동에 의해 발생된 휨응력은 10~20%정도 실험치가 전반적으로 과대평가되는 것으로 분석되었지만 실험치와 해석치 모두 EPS블럭의 뒤채움 높이가 높아질수록 발생 휨응력이 감소하는 경향을 동일하게 보였다. World widely, the occurrences of earthquakes have been increased recently including to nations which earthquake often happen to like Japan. Taking into account that the earthquake acceleration at design was 0.154 g at the contigency level earthuake (CLE) with its geological condition, it resulted that this method must be the most efficient condition against the earthquake vibration to two lane cut-and cover tunnel. The correlations between the result of the shaking table test and its numerical analysis showed that the test data of the bending stress due to the earthquake vibration have been underestimated about 5 percents in case of the cut slope 1 : 0.6 and about 10 percent in case of the cut slope 1 : 1.2. However, on average, the results showed a similar tendency that the higher the height of the backfill of the EPS block was, the less the bending stress was.

터널 콘크리트 라이닝 폭열 방지를 위한 폴리프로필렌 섬유 혼입율 분석 연구

김낙영,심재원,심종성,원종필,Kim, Nag Young,Shim, Jae Won,Shim, Jong Sung,Won, Jong Phil 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.4

최근 세계적으로 터널 및 지하구조물에 대형화재가 발생하고 있으며 이로 인해 경제 사회적으로 심각한 손실이 발생하고 있는 실정이다. 이처럼 폐쇄된 공간인 터널 및 지하구조물내 화재 발생 시 구조체의 강도저하로 인한 붕괴 및 인명피해 뿐만 아니라 사회기반시설인 교통망을 장시간 끊어놓게 되는 등 큰 문제를 야기한다. 이에 본 연구에서는 터널에 화재 발생시 구조물 안정성에 대한 한국도로공사 관련 시방 규정을 도출하기 위한 기초 자료를 구축하는 것으로서 콘크리트의 폭열 방지에 효과적인 것으로 알려져 있는 폴리프로필렌 섬유를 혼입한 폴리프로필렌 섬유보강 콘크리트를 이용하여 터널내 화재시 터널 콘크리트 라이닝의 폭열 현상에 대한 방지를 위한 실험을 실시하였다. 본 연구결과 폴리프로필렌 섬유의 혼입률에 따른 모르타르의 내화시험결과를 토대로 폭열이 일어나지 않는 폴리프로필렌 섬유 혼입률을 0.2%~0.25% 인 것으로 분석되었다. Recently the fire is happening at the tunnel and underground - structure internationally. We are socially the economy the actual circumstances which serious loss is happening due to an fire occurrence when fire happened which is closed like tunnel and underground - structure, the collapse from the burglar degradation of strength of tunnel concrete lining and human life damage happen. It causes big problem while the long time disconnects a traffic network. While the fire happened in this research at the tunnel, the paper construct a basis data to deduce the specification regulation about stability of tunnel concrete lining. In this paper, the experiment was carried out for the prevention of explosive spalling of tunnel to use a reinforced Polypropylene concrete which mixes a Polypropylene which are known for the thing by being efficient at a protect of explosive spalling of the concrete. According to the firproof test result of reinforced Polypropylene admixture mortar, Polypropylene admixture of prevention of explosive spalling analyzed 0.2%-0.25%.

토사구간 공용중 터널 포장부 균열 발생에 관한 연구

김낙영,이강현,조남훈,유광호,백승철,Kim, Nag-Young,Lee, Kang-Hyun,Cho, Nam-Hun,You, Kwang-Ho,Baek, Seung-Chol 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.5

최근 들어 터널구조물이 도로 및 철도에서 차지하는 비율들이 급증하고 있다. 이러한 추세와 더불어 유지관리상에서 터널 콘크리트 라이닝 균열 및 라이닝 국부적인 탈락 발생 비율이 점차 증가하고 있다. 터널유지관리에서 터널 콘크리트라이닝에 대한 유지관리는 유지관리 업무의 핵심으로 관리되고 있다. 이와 더불어 터널 주행자의 안전성 확보 측면에서는 터널 포장부에 대한 유지관리가 중요하다. 일반적으로 터널 설계 시 터널 하부 지반조건은 양호한 암반조건으로 설계되므로 과거에는 터널포장부에서 지반지지력 부족 등으로 균열들이 발생한 경우가 많지 않았다. 최근에 터널구조물 건설이 급증하고 터널길이가 장대화 되면서 국부적으로 터널하부에 지반조건이 파쇄가 심한 토사구간이 존재하는 경우가 종종 발생하고 있다. 이러한 지반조건에 포설된 터널포장은 장기간 시간 경과후 지하수 침투등으로 포장부 하부 지지력 감소로 인한 포장부 균열이 발생하고 있는 것으로 조사되고 있다. 본 연구에서는 공용중인 터널 내 포장부에 균열이 발생한 사례를 대상으로 터널 내 포장 균열 발생 형태와 지지력 감소를 평가하기 위하여 터널 포장균열 발생구간의 ISM값과 동적지지력 특성, 특이구간 분포정도를 조사분석하였고 터널포장부에 대한 균열대책 보강방안을 분석하였다. Recently, the proportion of tunnel structures in roads and railways has increased rapidly. Along with this trend, the rate of occurrence of cracks and dropouts in concrete lining of tunnel structures is increasing. Generally, maintenance of such concrete lining is normalized and managed as the core of maintenance work in tunnel maintenance. However, the maintenance of the tunnel pavement is important in securing driver in the tunnel. In the design of tunnels, the underground condition of the tunnel is designed to be in good rock condition, so there have not been many cases of cracks in the tunnel pavement in the past. Recently, the construction of tunnel structures has been rapidly increased, and the length of the tunnels has become longer.Tunnel pavement installed in these ground conditions is increasing the occurrence of cracks in the pavement due to decrease of bearing capacity of the pavement after a long time. In this study, FWD and GPR were conducted to analyze the types of cracks and the reduction of bearing capacity in the tunnel.

개착식 터널의 뒤채움재로 EPS블럭의 내진 성능 평가를 위한 진동대 시험

김낙영,이용준,이승호,정형식,Kim, Nag-Young,Lee, Yong-Jun,Lee, Seung-Ho,Chung, Hyung-Sik 한국터널지하공간학회 2002 터널기술 Vol.4 No.4

최근 들어 전세계적으로 지진발생빈도가 높아지고 있고 개착식 터널과 같이 설치 심도가 낮고 개착한 부분 즉, 구조물 인접 주변을 뒤채움해야 하는 지중구조물의 경우 지진동에 의한 피해가 상당히 발생하는 것으로 보고되고 있다. 우리나라의 경우도 1990년대 이후 꾸준히 지진발생빈도가 증가하는 경향을 나타내고 있지만 지중구조물에 대한 내진설계기준에 대한 연구가 부족한 편이다. 따라서, 본 연구에서는 지진동 발생시 개착식 터널 주변 뒤채움 및 상부 성토재료 특성에 따라 터널에 미치는 동적거동을 분석하기 위하여 토사와 경량재료인 EPS블럭을 적용, 각각의 대하여 뒤채움 경사별 및 성토고에 따른 진동대 시험을 수행하여 개착식 터널의 내진성능 효율성 분석하였다. 지진동에 의한 발생 변형율 및 터널에 발생되는 휨응력 분석결과 EPS블럭과 같은 경량재료를 혼용하는 것이 내진성능을 향상시키는데 효과적인 것으로 분석되었다. World widely, the occurrences of earthquakes have been increased recently. Speculating from cases of earthquakes in the world, it is reported that damages have been made underground structures like cut-and-cover tunnels, especially on the upper of tunnel with a shallow depth and the backfilled area adjacently by earthquakes. Earthquakes have a tendency to increase recently in Korea but it is deficient in seismic design criteria. In this study, Shaking table test on both soil and EPS blocks was performed to analyze the efficiency of the seismic performance of the cut-and-cover tunnels according to characteristic of backfill materials and embanking material. It turned out to be effective in improving the seismic performance according to analysis of strain and bending stress of tunnel by earthquakes.

터널굴착중 굴착면 단층파쇄대와 지하수 용출 구간에서 단계별 변위 거동 특성 분석

김낙영,박건태,백승철,이강현,최진웅,허열,Kim, Nag-Young,Park, Gun-Tae,Baek, Seung-Cheol,Lee, Kang-Hyun,Choi, Jin-Woong,Her, Yol 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.1

터널설계 및 시공 안정성을 확보하기 위해서는 필수적인 조건은 터널구간에 대한 세부적인 지반조사분석이다. 이러한 지반조사의 중요성은 터널구간에 단층파쇄대 분포와 규모 그리고 지하수 분포에 대한 분석을 위해 필요하다. 그러나 터널구간의 지형조건과 민원 등의 제한조건으로 터널설계시 지반조사를 수행하는데 어려운 경우에는 최소한의 조사를 수행한 결과를 활용하여 터널설계를 수행한다. 따라서 이러한 경우 터널 시공 중 단층파쇄대가 발생하는 경우에는 터널안정성 확보를 위해서 설계변경을 수행하여 보강공법을 결정하게 된다. 터널굴착면에 대한 보강시 가장 중요한 것은 신속한 보강을 수행하여 터널안정성을 확보하는 것인데 특히 굴착면에 지하수 용출이 발생하는 경우에는 더욱 신속한 보강이 필요하다. 본 연구에서는 터널굴착면에 단층파쇄대가 존재하고 있고 굴착 후 단층파쇄대로 인하여 변위가 발생한 상태에서 지하수 용출량이 급증한 경우의 붕락사례를 중심으로 단계별 거동특성을 분석하였다. 본 연구대상 터널은 1단계 변위가 수렴되지 않고 지속적으로 발생하여 보강조치를 하였고 그 이후 지하수 용출량의 증가로 인해 변위가 수렴되지 않고 2단계 변위가 발생하여 추가보강 작업중 3단계 변위발생 과정 중 지표면 함몰붕락이 발생한 것으로 분석되었다. It is necessary to conduct a detailed geotechnical investigation on the tunnel section in order to secure the tunnel design and construction stability. It is necessary for the importance of geotechnical investigation that needed for the analysis of distribution and size of fractured fault zone and distribution of groundwater in tunnel. However, if it is difficult to perform the ground survey in the tunnel design due to ground condition of the tunnel section and the limited conditions such as civil complaint, the tunnel design is performed using the result of the minimum survey. Therefore, if weathered fault zone exists in the face the reinforcement method is determined in the design process to secure the stability of the tunnel. The most important factor in reinforcing the tunnel excavation surface is to secure the stability of the tunnel by performing quick reinforcement. In particular, if groundwater leaching occurs on the excavation surface, more rapid reinforcement is needed. In this study, fractured fault zone exists on the tunnel excavation surface and displacement occurs due to weathered fracture zone. When the amount of groundwater leaching rapidly increased under the condition of displacement, the behavior of tunnel displacement was analyzed based on tunnel collapse. In the study, reinforcement measures were taken because the first stage displacement did not converge continuously. After the first reinforcement, the displacement was not converged due to increased groundwater leaching and the second stage displacement occurred and chimney collapse occurred.

국지성 집중강우 인한 비탈면 붕괴 과거 사례 분석

김낙영,Kim, Nak-Yeong 한국방재협회 2014 방재저널 Vol.16 No.3

한국도로공사 도로교통기술원의 현황 및 로드맵

김낙영,Kim, Nak-Yeong 한국터널지하공간학회 2007 자연, 터널 그리고 지하공간 Vol.9 No.1

도로터널 화재시 터널콘크리트 폭렬방지대책

김낙영,이찬영,안태송,Kim, Nak-Yeong,Lee, Chan-Yeong,An, Tae-Song 한국지반공학회 2008 지반 : 한국지반공학회지 Vol.24 No.9