터널 한계상태설계법 관련 연구 및 적용 동향

김홍문,김동국,이상덕,Kim, Hong-Moon,Kim, Dong-Kook,Lee, Sang-Duk 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.3

The representative Limit State Design(LSD) codes, AASHTO LRFD and Eurocodes, are widely being applied when designing civil structures. However, these codes are only applying tunnel lining design and segments design for shield tunnels. Recently in Europe, the Eurocode 7 committee was trying to create a research group called EG12, but they reluctantly decided not to create EG12 since it could have an impact on some of the other Eurocodes(including Eerocodes 2 and 3). Still there is an effort to continue researching LSD for tunnelling. LSD method will become the norm for the field of civil structural design in the near future. Therefore, it is important to fully understand Eurocode7:Geotechnical design in connection with Eurocode 2 and Eurocode 3. In addition, it is essential to follow international research trends and also to research for application to tunnelling. 대표적인 한계상태설계법은 AASHTO LRFD와 Eurocodes가 있으며, 토목구조물 설계에 폭넓게 적용되고 있다. 그러나 이러한 설계법이 터널설계에 적용될 경우에는 NATM 터널의 라이닝설계와 쉴드터널의 세그먼트 설계에만 제한적으로 적용되고 있다. 최근 유럽에서는 유로코드를 터널설계 전분야에 적용하기 위하여 기준개정(EG12)을 추진하였으나 다른 유로코드(EC2 및 EC3)에 미치는 영향 등을 고려하여 불가피하게 구성하지 않는 것으로 결정되었다. 그러나 여전히 한계상태설계법을 터널설계에 적용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 한계상태설계법은 가까운 장래에 터널을 포함한 토목구조물 설계법의 주류가 될 것이다. 그러므로 Eurocode 7 등 국외 한계상태설계법에 대한 충분한 이해가 중요하며, 국제적인 연구동향을 파악하고 터널설계에 적용하기 위한 연구가 필요하다.

쉴드 터널 세그먼트 라이닝 설계에서 빔-스프링 구조 모델이 단면력에 미치는 영향

김홍문,김현수,심경미,안성율,Kim, Hong-moon,Kim, Hyun-su,Shim, Kyung-mi,Ahn, Sung-youll 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.2

쉴드터널의 세그먼트 라이닝 단면 설계는 일반적으로 빔-스프링 모델을 사용하여 이루어지며, 산정되는 단면력은 모델구성요소인 작용하중, 지반반력계수, 세그먼트 조인트 위치 및 강성 등의 영향을 받는다. 국내 쉴드터널 세그먼트라이닝의 설계는 해외에서 사용되고 있는 구조해석 모델과 이음부 강성을 주로 이용하고 있으며, 기존 설계에서 사용하고 있는 구조해석 모델이나 조인트 강성을 적합여부 검토 없이 관행적으로 사용해오고 있다. 본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 부재력을 산정하기 위해 필요한 지반반력계수, 모델링 방법 등 빔-스프링 모델의 기본 구성요소들에 대한 비교 검토를 통하여 세그먼트 라이닝 설계법을 구성하는 기본 요소들의 적용방법을 제안하였다. The segment lining design for shield tunnel is generally carried out by using the beam-spring model and the induced member forces from the model are strongly influenced by the components of the model such as imposed load, coefficient of subgrade reaction, location of segment joint and its stiffness. The structural models and stiffness of its connection part found used in abroad design cases is usually obtained as it is for the domestic design of segment of shield tunnel. Those models and stiffness in existing design cases are conventionally applied to a new tunnel design without any suitability review for the project. In this study, the application method of base components of the model such as the coefficient of subgrade reaction and modelling method to the segment lining design was suggested by carrying out the comparative study of the base elements for the member forces estimation of segment lining of shield tunnel.

불연속성 암반에서 2-아치 터널 굴착시 필러 기초부 응력 분포에 대한 연구

김홍문(Hong-Moon Kim),이상덕(Sang-Duk Lee) 한국암반공학회 2009 터널과지하공간 Vol.19 No.2

불연속성 암반에 2-Arch 터널을 건설할 경우, 필러에 작용하는 응력분포 특성을 파악하기 위하여 대형 모형실험과 수치해석을 수행하였다. 분석결과, 불연속면이 존재하는 경우에는 필러에 작용하는 하중이 매우 불규칙적으로 발생하였으며, 불연속면 경사의 영향이 큰 것을 확인하였다. 수치해석 결과 필러부에는 굴착단계에 따라 위치별로 큰 응력 차이가 확인되었다. 주목할 점은 터널 굴착시 벽체뿐만 아니라 필러 기초부에도 큰 응력 차이가 발생하였다. 필러 설계시 이러한 응력편차 현상을 신중하게 고려할 필요가 있다. Large scale model tests and numerical analyses were performed in order to investigate the stress distribution on the base of pillar during two-arch tunnel excavation in the regularly jointed rocks. It was observed that the stress was irregularly distributed on pillar and the angle of discontinuities seriously influenced on the stress distribution on the pillar base in the discontinuous rock mass. In the numerical analyses results, It was shown that the stress level of pillar was greatly changed depending on the excavation sequences of two-arch tunnel. It was also observed that stress distributed eccentrically at the pillar as well as at the base of pillar. It is necessary to consider this point for the design of two-arch tunnel.

벼 재배 토양 중 중금속 모니터링

조성용 ( Sung Yong Jo ),김홍문 ( Hong Moon Kim ),김홍기 ( Hong Ki Kim ),김광욱 ( Kwang Wook Kim ),권상문 ( Sang Moon Kwon ),노현호 ( Hyun Ho Noh ),경기성 ( Kee Sung Kyung ) 한국환경농학회 2012 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2012 No.-

TBM 도로터널의 단면특성 및 하부공간 활용을 위한 유효면적 검토

김현수,김홍문,Kim, Hyun-Soo,Kim, Hong-Moon 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.2

TBM 공법 적용을 위한 도로터널 단면의 국내 외 설계사례와 시공사례 및 터널단면 설계기준을 조사 분석하였다. 교통량에 따라 차로수의 규모 및 내부형상(단층 혹은 복층)이 상이하였고, 상 하부의 여유공간은 환기, 방재시설 및 유지관리 공간 등으로 다양하게 활용하고 있음을 확인하였다. TBM도로터널의 구성요소별 면적비를 확인하기 위하여 2차로 규모의 표준단면을 가정하고, 길어깨 폭원변화에 따른 내공단면 구성요소(시설한계 수용공간, 상부여유공간, 하부여유공간)의 단면적비를 분석하였다. 아울러 도로터널에 필수적으로 설치되는 차도 슬래브의 지지형식별 소요두께를 구조해석을 통하여 산정하였고, 산정된 벽체 및 슬래브 두께와 하부 여유공간의 상관관계를 분석하여 유효단면적 범위를 제시하였다. For the application TBM tunneling method, Both tunnel design standard and case study designed & constructed in domestic and foreign have been conducted. According to the study, the number of lane and inner shape (single or duplex) vary depending on the volume of traffic. Also extra space located in the top and bottom of tunnel is used for a multipurpose such as ventilation, disaster prevention, maintenance and administration. To find area ratio according to the components of road TBM tunnel, a standard section was considered as a two-lane road. Then, the analysis of area ratio of this section which consists of components for clearance, extra space in upper and lower tunnel was carried on two widths of shoulder. In addition, after a structural analysis, a thickness requirement of lower slab which is essential for road tunnel was derived on a few supporting types. Through correlation analysis, the ranges of available cross-sectional area between slab thickness and lower extra space of the tunnel was presented.

수평 불연속변 하부에 굴착한 얄은 심도의 2-Arch 터널의 거동

전은숙,김홍문,이상덕,Cheon, Eun-Sook,Kim, Hong-Moon,Lee, Sang-Duk 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.3

본 연구에서는 수평 불연속면 하부에 굴착한 얄은 섬도의 2-Arch 터널의 거동을 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 토피고와 불연속면의 위치를 변화시켜가며 모형실험을 수행하였다. 모형실험은 실제 2-Arch 터널의 Pilot 터널굴착에서 본선터널불착에 이르는 시공단계가 반영된 실험순서에 따라 진행되었다. 연구결과로 부터 토피고에 따른 2-Arch 터널 주변지반의 하중전이 메커니즘의 변화와 불연속면 위치에 따른 이완영역의 분포 및 범위의 변화를 확인하였다. 또한 시공단계에 따른 중앙필러의 역학적 거동을 규명하였으며 불연속면 위치가 터널에 근접할수록 중앙필러 작용하중이 증가하는 것을 확인하였다. In this study, the behavior of shallow 2-Arch tunnel due to excavation under horizontal discontinuity plane was verified experimentally. The model tests were carried out by varying the overburden height and the location of the discontinuity plane. The model tests followed exactly the real 2-Arch tunnel construction stages. As a result, it is discovered that stress-transfer mechanism and loosening area around the 2-Arch tunnel depends on the overburden heights and the location of the discontinuity plane. And central pillar load is also dependent on overburden height, location of discontinuity plane and construction stages.

한계상태설계법-AASHTO LRFD를 적용한 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 구조해석 영향인자 평가

김양운,김홍문,김현수,이성원,Kim, Yang-Woon,Kim, Hong-Moon,Kim, Hyun-Su,Lee, Seong-Won 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.1

최근 토목구조물의 설계에 있어 한계상태설계법 적용이 세계적인 추세이나, 국내에서는 소수의 구조물에 국한되어 사용되고 있다. 주요 지중구조물인 터널에 대해서는 한계상태설계법의 도입이 근래에 시도되고 있으므로, 최신의 한계상태 설계법에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 연구는 최근 발간된 AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017)을 토대로 세그먼트 터널라이닝 설계 시 구조물 하중계수, 하중조합 등을 고찰하고 이외에 구조 검토 시 반영되어야 할 다양한 영향인자에 대해 분석하였다. 본 연구에서는 국내에 적용되고 있는 전력구, 지하철 터널 단면을 대상으로 한 세그먼트 라이닝의 구조해석을 통하여, 지반조건과 하중수정계수, 이음부 강성조건 등 다양한 영향인자들이 부재력에 미치는 영향을 분석 평가하였다. Recently, the limit state design method in the design of the structure is in global trend, but it is limited to a few structures in Korea. Since the introduction of the limit state design method has recently been attempted for tunnels, which are the main underground structures, it is surely necessary to understand the latest limit state design method. Therefore, based on the recently published AASHTO LRFD Road Tunnel Design and Construction Guide Specification (2017), structural load factors and load combinations were reviewed, and various factors which should be applied for the review of structures have been analyzed. In this study, utility tunnel section and subway tunnel sections used in Korea were analyzed by the limit state design method, and we have analyzed the direction of application of limit state design method through studying the tendency of member force by various influential factors such as ground conditions, load modifier and joint stiffness.

얕은 심도에서 대단면 지하구조물 시공에 관한 연구

김찬웅(Kim Chan Woong),이일우(Lee Il Woo),김홍문(Kim Hong Moon),이상덕(Lee Sang Duk) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

숏크리트의 휨 변형성에 따른 2-Arch 터널의 거동특성

임홍덕(Im Hong Deok),김홍문(Kim Hong Moon),이상덕(Lee Sang Duk) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

TBM 철도터널 단면선정을 위한 공기역학적 특성 분석

이호근,강현욱,김현수,김홍문,Lee, Ho-Keun,Kang, Hyun-Wook,Kim, Hyun-Soo,Kim, Hong-Moon 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.6

유럽 등 해외에서는 TBM 굴착방식을 이용한 터널이 다수 건설되고 있지만, 국내에서는 거의 적용되고 있지 않다. TBM 철도터널의 적용성을 높이기 위해서는 토목적 설계요소와 공기역학적 영향을 고려한 최적단면을 선정할 필요가 있다. 이러한 최적단면의 선정시에는 터널 연장, 열차 속도, 전차선 높이, 공동규 규격 등 토목적인 설계요소에 대한 고려와 함께 공기역학적 영향을 검토하여 적정 단면 계획의 수립이 필요하다. 공기역학적 검토시에는 최근 철도터널의 고속화를 고려하고 적절한 분석기준의 수립이 필요하지만 현재 국내에서는 관련기준이 없어 터널마다 상이한 공기압 분석기준이 적용되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내외 이명감 및 미기압 분석기준에 대하여 검토하고, TBM 터널단면별 공기역학적 분석을 통해서 TBM 철도터널의 단면선정시 공기역학적 영향과의 상관관계에 대해 분석하였다. Although the TBM method is mainly adopted in overseas market including the Europe, etc, the method scarcely adopted in domestic market. For highly enhancing applications of the TBM method for railway, It is needed to select the optimal cross-section considering design elements of civil engineering and aerodynamic effects. Also, it is needed to establish plan of proper section as well as reviewing aerodynamic effects and consideration about civil engineering elements such as length of tunnel, speed of railway, height of whole lines and size of utility tunnel, etc. Even though it should be recently considered high-speed railway tunnels and required to be standard establishments in aerodynamic reviews, it is being applied to be criteria of inconsistent pneumatic analysis owing to be not related with domestic standards. In this study, therefore, we are willing to establishment of domestic and foreign aerodynamic standards and investigate correlation between optimal cross-section and aerodynamic effects of TBM railway tunnels.