등방 및 이방성 암반내 공동의 열역학적 거동에 관한 전산모델연구

문현구(Hyun Koo Moon),주광수(Kwang Sue Jue) 한국암반공학회 1991 터널과지하공간 Vol.1 No.2

불연속 암반내 터널굴착의 안정성 평가 및 암반분류를 위한 인공 신경회로망 개발

문현구(Hyun Koo Moon),이철욱(Chul Wook Lee) 한국암반공학회 1993 터널과지하공간 Vol.3 No.1

방사성 폐기물의 열하중에 의한 절리암반의 거동에 관한 수치해석적 연구

문현구(Hyun-Koo Moon),주광수(Kwang-Sue Jue) 한국암반공학회 1994 터널과지하공간 Vol.4 No.2

암반사태와 블록성 암반내 터널의 안정성 해석을 위한 개별요소법의 적용성

문현구(Hyun Koo Moon),장석부(Seok Bue Chang) 한국암반공학회 1992 터널과지하공간 Vol.2 No.2

비평탄 굴착벽면의 숏크리트 라이닝에 대한 응력해석

이승도,문현구,Lee, Seungdo,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.6

발파공법을 적용한 터널건설 시 발파에 의한 영향으로 굴착벽면은 평탄하지 않으며, 이후 타설되는 숏크리트의 두께가 불규칙하게 된다. 이 경우 균일한 두께의 터널 라이닝에 대한 응력해석 방법의 적용이 적절하지 않을 수 있다. 본 연구는 비평탄 굴착벽면을 모사하기 위해 주기함수를 적용하였으며, 함수의 진폭과 파장을 이용하여 숏크리트 라이닝의 두께변화를 조절할 수 있도록 하였다. 라이닝의 응력해석을 위한 이론해에 주기함수를 적용하여 근사해를 제안하였으며 이를 통해 불규칙한 숏크리트의 응력분포를 검토하였다. 다양한 응력, 물성, 기하학적 조건에 대한 수치해석을 통해 근사해의 적용성을 검증하였다. 숏크리트의 축응력은 초기응력과 지반물성뿐만 아니라 비평탄 굴착벽면에 의한 불규칙한 라이닝에 의한 영향이 큰 것을 확인하였다. 또한 숏크리트의 전단응력은 불규칙한 라이닝의 파장과 초기응력 상태의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 응력해석을 통해 숏크리트의 두께가 얇은 부분의 응력상태가 균일한 두께의 숏크리트 해석에 의한 결과보다 불리한 것으로 나타나, 숏크리트 타설 시 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다. When a tunnel is constructed by drilling and blasting operation, the excavated perimeter becomes uneven due to overbreak at the drill holes so that the thickness of shotcrete tends to be irregular. In this case, the conventional stress analyses for tunnel lining of a uniform thickness cannot be readily applicable. In this study, the profile of tunnel perimeter assumed to be sinusoidal in order to simulate the uneven tunnel perimeter and to control the thickness of shotcrete by using the amplitude and wavelength. By adopting the sinusoidal function to a theoretical solution of stress analysis for uniform lining, the range of axial stress of irregular shotcrete can be estimated. The applicability of the approximate solution has been verified by performing a series of numerical analyses for various conditions. It is shown that the axial stress of shorcrete is highly dependent upon the irregularity of shotcrete, together with the ground property and initial stress conditions. It is also shown the shear stress is dependent upon the wavelength, and the stress condition becomes unfavorable where the thickness of shotcrete is relatively small. The approach developed in this study shows that the stress state where the thickness is relatively small is unfavourable, and it is necessary to take complementary measures when installing shotcrete after blasting.

계면요소를 이용한 지반-라이닝 상호작용 모델에 의한 터널 콘크리트 라이닝 연구

허도학,문현구,Huh, Do-hak,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.6

NATM터널의 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반하중을 산정하는 방법으로 수치해석적 기법인 지반-라이닝 상호작용모델(Ground-Lining Interaction Model, GLI 모델)에 의한 지반하중 산정방법이 제안되었다. 그러나, 기존의 GLI 모델은 지반과 지보재 또는 콘크리트 라이닝 사이에 존재하는 계면(Interface)의 구조적 역할을 반영하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존의 GLI 모델에 계면요소를 반영하여 보다 실제에 가까운 모델로 구현하였다. 그리고, 지반조건 및 토피별 지반하중을 수치해석을 통해 산정하고 기존의 GLI모델 지반하중 상관식을 수정하여 제안하였다. 연구결과, 기존 모델에 비해 계면요소 반영시 지반하중은 토피두께에 따라 IV등급 지반조건에서는 평균 88~106%, 풍화토 지반조건에서는 평균 47~57% 수준으로 감소하였다. 본 연구결과로 콘크리트 라이닝에 작용하는 지반하중을 실제에 가까운 모델로 산정할 수 있으며, 상관식을 이용하여 일관되고 경제적인 설계가 가능하게 될 것으로 예상된다. In NATM tunnel, the Ground-Lining Interaction model(GLI model) had been proposed a one of the numerical analysis as the ground load estimation method of the concrete lining. But this model was not applied with the interface mechanism between the ground and the support member or concrete lining. Therefor in this study, it is implemented as a model for closer than actual states that the interface element applied to the existing GLI model. And the modified GLI formula is proposed with the ground load estimation that is from the numerical results for each ground and rock cover conditions. Based on the numerical results, the ground load acting on concrete lining is reduced to ave. 88~106% in case of IV ground condition and ave. 47~57% in case of weathered soil condition comparing with the existing GLI model. It can be anticipated that the results obtained from this study can be applied to an estimation of the ground load on the concrete lining modeled like as real states, consistent and economical design.

복층터널 내부슬래브의 연결형식에 관한 수치해석적 연구

이호성,문현구,Lee, Ho-Seong,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.5

본 연구에서는 쉴드 TBM에 의한 대심도 복층터널의 계획 시 세그먼트 라이닝의 거동을 주요 구조물인 내부 슬래브의 연결구조 형식에 따라 검토하였다. 복층터널의 내부슬래브와 세그먼트 라이닝 설계 요구조건을 정립하기 위하여 용도에 따라 내부 구조물의 형식을 정의하고, 터널 라이닝과 내부 슬래브의 연결구조를 비교하였다. 그리고 MIDAS Civil 2012 프로그램으로 빔-스프링 모델을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구결과 중간슬래브 및 하부슬래브, 내부슬래브와 세그먼트 라이닝의 연결 형식 그리고 측압계수들은 복층터널 계획시 주요 설계사항임을 확인하였다. This study analyzed behavior of the segment lining considering connection type between inner-slab and segment lining for a double deck tunnel by Shield TBM. In order to establish the design requirements of inner-slab and segment lining in double deck tunnel, inner structure of double deck tunnel at each purpose was analyzed and compared connection type between inner-slab and segment lining. And analyses have been carried out through the beam-spring model by MIDAS Civil 2012. As a result of this study, inner-slab, connection type of between inner-slab and segment lining and Lateral earth pressure coefficients were analyzed to verify the significant design factors.

터널 갱구사면 쏘일네일링 보강배치계획을 위한 최적화기법 연구

김병찬,문현구,Kim, Byung-Chan,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.6

국내 터널 갱구사면에 안정성을 확보하기 위한 사면보강은 앵커, 쏘일네일 및 록볼트 등을 이용한 다양한 공법이 사용되고 있다. 갱구 사면보강공법 및 보강재 배치, 보강재 길이 등을 선정하기 위해서는 시행착오법 등 시간이 많이 소요되기도 하며, 최적조건의 상태가 선정되었는지에 대한 검증이 쉽지 않은 경우도 발생한다. 본 연구에서는 FLAC3D 프로그램에 내장된 FISH 언어를 사용해서, 차분진화 알고리즘(DEA)을 적용한 최적화기법을 개발하였다. 갱구사면 보강공법 중에 쏘일네일링 공법에 대한 데이터베이스를 구축한 후, FLAC3D 해석을 통한 안전율 기반의 최적보강배치 계획을 선정할 수 있도록 하였다. 수치해석 결과, 완전조합(FC)에 비해서 DEA 기반의 최적화기법이 해석회수가 8배 정도 감소함을 확인하였다. 갱구 사면보강 설계 시 개발된 시스템을 활용하면, 최적보강배치 계획을 상대적으로 쉽게 선정할 수 있을 것으로 기대된다. In order to ensure the stability of tunnel portal slope, reinforcement method such as anchors, soil nails and rock bolts have been used in Korea. When selecting slope reinforcement methods in tunnel portal area such as reinforcement arrangement and length, trial and error method can be very time-consuming and it was also not easy to verify the selection of an optimum condition. In this study, using the FISH language embedded in the finite difference code FLAC3D program, the optimization technique was developed with the Differential Evolution Algorithm (DEA). After building a database on the soil nailing method in tunnel portal area, this system can be selected to an optimum arrangement plan based on the factor of safety through the FLAC3D analysis. Through the results of numerical analysis, it was confirmed that the number of analysis was decreased by about 8 times when DEA based optimization technique was used compared to the full combination (FC). In case of the design of slope reinforcement in tunnel portal area, if this built-system is used, it is expected that the selection of an optimum arrangement plan can be relatively easier.

심부 터널 주변 과응력 암반의 취성파괴 수치모델링

이근채,문현구,Lee, Kun-Chai,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.5

심부 터널 주변 암반의 파괴는 불연속면의 영향을 크게 받는 천부 터널 주변과 다르게 응력의 크기와 방향이 지배한다. 응력 지배 파괴의 양상은 응력 조건, 암석의 특성에 따라 연성과 취성으로 구분할 수 있으며 파석, 판상 파괴, 암석 파열 현상의 결과로 나타나는 V-형 홈 형태 취성 파괴 영역의 범위와 깊이는 심부 터널의 굴착과 보강 설계의 주요 인자이므로 이를 파악하는 것은 중요하다. 취성 파괴의 특성은 응력 조건에 따라 점착력 상실과 마찰력 전이로 구성된다는 점과 진행성 파괴라는 점이다. 본 연구는 이중 선형 절단 파괴 포락선과 탄성-탄소성 연계 해석과 점진적 탄소성 영역 확대라는 해석 절차와 방법을 도입하여 터널 주변 취성 암반의 파괴를 합리적으로 모사할 수 있는 3차원 수치 모델을 구현하였다. 이 수치 모델이 예상한 취성 파괴 영역의 깊이는 기존 사례 연구를 통한 경험식의 결과와 부합되었다. The failure of rock mass around deep tunnel, different from shallow tunnel largely affected by discontinuities, is dominated by magnitudes and directions of stresses, and the failures dominated by stresses can be divided into ductile and brittle features according to the conditions of stresses and the characteristics of rock mass. It is important to know the range and the depth of the V-shaped notch type failure resulted from the brittle failure, such as spalling, slabbing and rock burst, because they are the main factors for the design of excavation and support of deep tunnels. The main features of brittle failure are that it consists of cohesion loss and friction mobilization according to the stress condition, and is progressive. In this paper, a three-dimensional numerical model has been developed in order to simulate the brittle behavior of rock mass around deep tunnel by introducing the bi-linear failure envelope cut off, elastic-elastoplastic coupling and gradual spread of elastoplastic regions. By performing a series of numerical analyses, it is shown that the depths of failure estimated by this model coincide with an empirical relation from a case study.

절리암반에서의 주입재 유동특성에 관한 수치해석적 연구

김문상(Moon Sang Kim),문현구(Hyun Koo Moon) 한국지반공학회 1995 지반 : 한국지반공학회지 Vol.11 No.3