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사질성 지반에서 이수식 쉴드 TBM 적용시 굴진면으로의 이수 침투특성에 대한 해석적 고찰
노병국,고성일,추석연,Roh, Byoung-Kuk,Koh, Sung-Yil,Choo, Seok-Yeon 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.3
본 논문은 이수식 쉴드 TBM 굴착시 굴착면 안정에 큰 영향을 미치는 굴착면의 이수 침투에 따른 이막형성여부에 대하여 해석적 고찰을 수행하였다. 이러한 해석적 접근은 이수식 쉴드 TBM의 계획 및 설계시 최적 장비 형식 선정 및 시공계획 수립에 참고가 될 수 있으나, 이제까지 이에 대한 효과적인 해석적 방법에 대하여 제안된 것이 없는 상황이다. 따라서 본 논문에서는 사질토 입자의 모델링에 효과적인 $PFC^{2D}$의 Fluid Coupling simulation을 이용하여 해석을 수행하였으며, 해석결과, 이수침투 특성은 굴착 대상지반의 투수성과 이수특성(비중, 점성계수등)에 따라 변화됨을 파악할 수 있었다. 본 해석적 접근방법을 통하여 이수식 쉴드 TBM의 계획 설계단계에서 대상지반 특성을 고려한 이수 점도관리 방안 수립과 함께 시공중의 초기굴진단계에서의 최적 이수점도의 재검증을 통하여 안전한 터널시공에 도움이 될 것이라 판단된다. This paper presents numerical analysis of the mud cake infiltration behaviour which is influenced tunnel face stability during excavation by slurry shield TBM. This analysis method can make useful data to select proper shield TBM type and to set up the construction plan. But effective analysis did not proposed until now. In this paper, we carried out numerical analysis using by $PFC^{2D}$ fluid coupling simulation which is suitable for sandy soil modelling. As a analysis result, we checked that the slurry infiltration behaviour varied with soil permeability and slurry characteristic(specific weight, viscosity etc). This analysis method is helpful safety excavation through anticipating the proper slurry viscosity at the design stage and verifying the slurry quality at initial excavation stage.
운용중 쉴드터널 계측결과를 이용한 응력 및 하중상태 변화추이 고찰
고성일(Sung Yil Koh),추석연(Seok Yeon Choo),노병국(Byoung Kuk Roh) 한국철도학회 2012 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.5
Shield TBM is the safe and eco-friendly method for tunnelling, however, high construction cost is the most restrict reason. So segment cost which has about 35~40% of the total construction cost should be reduced for economic construction. In this paper, segment stress, earth & water pressure were compared using japanese design value and measure value during construction and operation. Then, we studied about improvements and considerations for securing economy improvements in shield TBM design stage. 쉴드TBM 공법은 소음·진동 등의 환경위해요소를 배재할 수 있어 친환경적이며 연약한 지반조건에서도 안전한 터널건설이 가능하지만 기존 NATM공법에 비해 고가의 공사비로 인해 적용에 많은 제약이 있다. 따라서 쉴드TBM 공법의 적용성을 높이기 위해서는 공사비 절감을 통한 경제성 확보가 필요하며 이중 쉴드TBM 터널 공사비의 약 35~40%로 가장 큰 비중을 차지하고 있는 세그먼트 공사비 절감이 매우 중요하다. 그 일환으로 본 논문에서는 쉴드TBM 시공경험이 풍부한 일본의 쉴드TBM 장기계측 데이터 분석을 통하여 터널 시공 및 운용중 세그먼트 응력, 터널외부하중 조건 등의 변화추이를 고찰하고 설계단계의 예상치와 운용중 계측값의 차이를 비교분석하였다. 이를 통하여 쉴드TBM 설계단계에서 세그먼트 경제성 확보를 위한 개선사항을 연구하고자 한다.
터널 시공 중 이상 거동 예측을 위한 계측 변위의 x-MR 관리도 활용
윤현석,송규진,신영완,김창용,추석연,서용석,Yun, Hyun-Seok,Song, Gyu-Jin,Shin, Young-Wan,Kim, Chang-Yong,Choo, Seok-Yeon,Seo, Yong-Seok 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.5
터널 시공 중 측정된 계측 데이터는 굴진면 전방에 분포하는 지반과 터널 거동을 예측하는데 있어 중요한 요소이다. 그러나 현장에서 측정된 계측 데이터의 변동성을 객관적으로 분석할 수 있는 관리 기준이 명확하게 설정되어 있지 않다. 본 연구에서는 응용 통계 관리기법의 일종인 x-MR 관리도기법을 이용하여 시공 중 붕괴 또는 구조물 균열 등을 발생시키는 현장의 계측 데이터를 분석하고 분석기법의 적용성을 검토하였다. x-MR 관리도를 통해 관리 한계선을 설정하여 분석한 결과, 붕괴 발생 전 약 5~13m 이전에 이상 거동에 대한 예측이 가능하였으며, 시간에 따른 변위의 분석 결과, 최소 1일 전에 예측이 가능하였다. 또한, x-MR 관리도 작성시 이동 범위(k)는 5~10으로 설정하는 것이 이상 거동 예측에 적절한 것으로 판단된다. The displacement data monitored during tunnel construction play a crucial role in predicting the behaviour of ground around and ahead of excavation face. However, the management criteria for monitoring data are not well established especially for the reliable analysis on varying aspect of displacement data along with chainage. In this study, we evaluated the applicability of x-MR control chart method, which is kind of applied statistical management method, for the analysis of displacement monitoring data in terms of prediction of possible collapse or induced cracks. As a result, a possible abnormal behaviour could be predicted beforehand at 5 ~ 13 m ahead or on at least one day before it occurred by using x-MR control chart method. In addition, it is noted that the moving range for the x-MR control chart should be set to 5~10 for this purpose.
터널 굴착 시 주변 구조물에 미치는 영향을 고려한 발파 설계 사례
백승규(Seung-Kyu Baek),추석연(Seok-Yeon Choo),윤종오(Jong-O Yoon),백운일(Un-Il Baek),박형섭(Hyung-Seop Park) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.5
본 연구에서는 기존의 시추공 시험 발파 결과를 이용한 분석뿐만 아니라, 3차원 수치 해석으로 터널 굴착 시 실제 발파와 동일한 조건을 적용한 발파진동영향 검토를 실시하고 주변 구조물에 미치는 진동 영향을 분석하여 발파패턴 설계를 수행하였다. In generally blasting pattern design is carried out in-situ borehole blasting test and its analysis. We added the 3D numerical analysis for blast induced vibrations. This paper is case study of 3D numerical analysis in which considered blast induced vibration affected across buildings, and then we design the blasting pattern of tunnel excavation.
이진웅(Jin-Woong Lee),장연수(Yeon-Soo Jang),천병식(Byung-Sik Chun),추석연(Seok-Yeon Choo) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11
토목섬유 배수재는 배수, 분리, 필터 및 침식 방지용으로 광범위하게 사용되고 있으며, 해외에서는 지오컴포지트 형태의 배수재를 터널 배수재로서 사용하고 있다. 그러나 현재 국내 터널관련 표준시방서와 설계기준은 Needle Punch형 부직포의 기준만 제시하고 있으며, 터널 시공에는 현장 조건의 따라 부직포의 두께를 증가시켜 배수층으로 사용하는 방법만 제시되어있다. 본 논문에는 현재 터널에서 일반적으로 사용하는 Needle Punched Geotextile에 대하여 두께변화에 따른 통수능시험을 실시하였다. 또한 지오컴포지트 형태의 배수재(Type A, B, C)와 Needle Punched형 배수재(Type G)에 대하여 석회성분(CaCO₃) 유무의 따른 폐색효과를 통수능시험을 실시하여 상호 비교하였다. The effects of discharge capacity by changing pressure in tunnel are evaluated by performing the discharge capacity test with the thickness change of the needle punched geotextiles being currently used in tunnel. In addition, the serviceability of Geocomposite type drain and the effects of calcium carbonate(CaCO₃) substances on hydraulic characteristics of geosynthetic materials in tunnels are evaluated by performing discharge capacity test. Geocomposite drains of three different types and needle punched geotextiles are used for performance comparison.
연약지반에서 쉴드TBM 굴착시 막장면 안정성 평가를 위한 실험적연구
황창희(Chang-Hee Hwang),고성일(Sung-Yil Koh),추석연(Seok-Yeon Choo),김용만(Yong-Man Kim),이상덕(Sang-Duk Lee) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5
본 논문은 연약지반 쉴드 TBM 축소 모형실험을 통하여 슬러리에 의해 가해지는 막장 지보압의 변화에 따른 터널 막장면 안정성 변화 양상을 파악하고자 토피고에 따라 0.5D, 0.75D, 1.0D, 1.25D, 1.5D의 총 5개 Case에 대하여 모형실험을 수행하였으며, 이론적인 터널 막장면 지보압 및 모형실험으로 선정된 적정 지보압 값을 상호 비교하였다. 암반 쉴드 TBM과 달리 연약지반 쉴드 TBM의 경우 균질한 지반조건임에 따라 모형실험으로부터 산정된 적정 지보압이 터널 심도에 따른 막장면 토압 및 수압으로부터 이론적으로 산정된 막장압 범위(Pmin ≤ Pslurry pressure ≤ Pmax) 와 잘 일치하고 있음을 확인하였다. In this study, we carried out an experimental shield TBM excavation model test using a downscale device in soft clay, to understand tunnel-face stability properties in relation to changes in slurry pressure. We performed five tests according to tunnel depth (0.5D, 0.75D, 1.0D, 1.25D, 1.5D), and compared theoretical tunnel-face pressure with model test results. The range in theoretical tunnel-face slurry pressure (Pmin ≤ Pslurry pressure ≤ Pmax), which is determined by earth pressure and water level, was very similar to the model test result. This result was due to the more isotropic condition of the soft clay ground, than of rocky ground.