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곽창원,박인준,Kwak, Chang-Won,Park, Inn-Joon Korean Tunnelling and Underground Space Associatio 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.3
본 연구는 도심지 천층터널에서 현재까지 해석에서 무시되던 막장면 진동이 주위 구조물에 가장 큰 영향을 미치는 지표 침하에 대하여 3차원 수치해석을 이용하여 모델링하였다. 풍화토와 풍화암이 각각 50%의 비율로 구성된 복합지반을 고려하여 TBM 커터헤드에 발생하는 굴착시 토크를 산정하여 이를 시간에 따라 막장면에 재하함으로서 그 영향을 수치해석적으로 관찰하였다. 3차원 유한차분해석법을 이용하여 역학-동역학 연계해석을 통하여 지표침하 발생이력 및 분포도를 산정하였다. 연구결과, 3차원 수치해석을 통하여 막장면 진동하중에 의한 지표침하 발생경향을 성공적으로 모델링할 수 있었으며 최대 침하는 막장면에서 2.5D 후방에서 발생함을 확인하였고, 막장면 진동이 실제 지표침하에 영향을 미침을 확인하였다. In this paper, the surface settlement resulted from the shallow TBM tunnelling has been numerically simulated. TBM tunnelling is especially used in urban area to avoid serious vibration and noise caused by explosion in NATM. Surface settlement is one of the most important problems encountered in all tunnelling and critical in urban areas. In this study, face vibration of TBM excavation is considered to estimate surface settlement trend according to TBM extrusion. The dynamic excavation forces are calculated by total torque on the TBM cutterhead in mixed-face of soil and weathered rock condition with shallow depth. A 3-dimensional FDM code is employed to simulate TBM tunnelling and mechanical-dynamic coupling analysis is performed. The 3D numerical analysis results showed that dynamic settlement histories and trend of surface settlement successfully. The maximum settlement occurred at the excavation point located at 2.5D behind the face, and the effect of face vibration on the surface settlement was verified in this study.
A numerical study on the effect of train-induced vibration in shield tunnel
곽창원,박인준,박준범,Kwak, C.W.,Park, I.J.,Park, J.B. Korean Tunnelling and Underground Space Associatio 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.2
다양한 종류와 크기의 하중이 터널에 재하되는데, 본 연구에서는 쉴드 터널 내부에 작용하는 열차 진동하중이 연약 사질지반에 미치는 영향을 3차원 수치모델에 의하여 수치해석적으로 검토하였다. 이를 위하여 사인함수와 열차제원을 이용하여 열차진동의 형상과 주파수를 산정하고 속도충격률 및 노반압력을 계산하여 열차진동하중을 획득하였다. 계산된 열차진동하중을 3차원 유한차분해석망에 재하하여 Finn model을 이용한 유효응력해석을 수행하였다. 그 결과, 시간에 따른 과잉간극수압이력을 산정하였고 과잉간극수압비를 이용하여 액상화 가능성을 판정하였다. 그 결과 열차진동하중에 의하여 과잉간극수압이 발생함을 확인하였으나, 발생 정도는 미미함을 확인하였다. Various types of external loads can be applied to the tunnel structure. In a shield tunnel, the vibration from the train may affect the behavior of the adjacent ground. In this study, the railway-induced vibration was estimated and applied to the shield tunnel through 3D numerical simulation. The effective stress analysis based on the finite difference method and Finn model was performed to investigate the potential of liquefaction below the tunnel. Furthermore, pore water pressure and displacement were monitored on a time domain; consequently, the liquefaction potential and dynamic response of the shield tunnel were analyzed. Consequently, it is confirmed that the generation of excess pore water pressure by train-induced vibrating load, however, the amount does not meaningfully affect the potential of liquefaction.