팽창성 암석절리의 개별요소 모델링에 관한 연구

장석부(Seok-Bue Chang),문현구(Hyun-Koo Moon) 한국암반공학회 1995 터널과지하공간 Vol.5 No.1

지하 대공간 숏크리트 품질관리를 위한 현장강도 시험기술에 관한 연구

장석부(Seok-Bue Chang),이성우(Soung-Woo Lee),홍의준(Eui-Joon Hong),문상조(Sang-Jo Moon) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.5

지하대공간 건설에 있어서 숏크리트는 가장 중요한 지보재임은 주지의 사실이다. 숏크리트의 강도는 현장 배합 및 타설 조건에 따라 실험실 조건의 숏크리트와는 큰 차이를 보이는 것이 일반적이다. 구조부재인 일반 콘크리트와 달리 숏크리트의 초기강도는 지하공간의 초기 안정화에 매우 중요하다. 그러나, 숏크리트 초기강도의 측정은 적절한 현장강도시험방법의 부재로 인하여 잘 관리되지 않은 실정이다. 따라서, 현장에서 숏크리트 초기강도를 효과적으로 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 핀관입시험법 및 점하중강도시험법의 현장 숏크리트 초기강도 측정에 대한 적합성을 검토하였다. 이를 위해 다양한 양생강도에 따른 일축압축시험, 핀관입시험, 점하중시험을 수행하여 일축압축강도에 대한 신뢰성 높은 핀관입깊이와 점하중 지수의 상관관계식을 도출하였다. It is well known that shotcrete is the most important support member for the construction of large underground spaces. Generally, the strength of the field shotcrete is heavily dependent on the field mixing and spraying conditions so that it is different from the strength of the shotcrete mixed in laboratories. As a support member, the early strength of shotcrete unlike concrete is very important to the initial stabilization of the underground spaces. Therefore, the field methods to efficiently test the early strength of shotcrete have been highly required. This paper aimed to verify the pneumatic pin penetration test and the point load test for measuring the early strength of the field shotcrete. As a result of the experiments through a series of uniaxial compression, pin penetration, and point load tests for the range of the early shotcrete strength, two equations to estimate reliably the uniaxial compressive strength by the pin penetration and the point load tests were acquired.

대심도 터널안정성 평가를 위한 암반강도의 정량적 산정과 비선형파괴기준의 적용

장석부(Seok-Bue Chang),권승(Seung Kwon) 한국암반공학회 2000 터널과지하공간 Vol.10 No.4

철도역사 및 선로 하부를 통과하는 대단면 3-Arch 터널의 설계

장석부(Chang Seok-Bue),문상조(Moon Sang-Jo),권승(Kwon Seung),김준구(Kim Jun-Goo),권기대(Kwon Gie-Dae) 한국철도학회 2004 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

This paper presents the design case of the 3-arch tunnel under existing railways and railway station building. The original construction method was the underpinning method supported by pipe-roof, but it was changed to the minded tunnelling method because of the complex construction condition and the safety problem. This 3-arch tunnel has a width of 28 meters and a height of 10 meters. Overburden is only 23m and the ground consists of the weathered soil and rock. Because the allowable settlements for the station building and railways are limited strictly, various measurements for the tunnel stability and the settlement minimization was considered.

GLI(Ground-Lining Interaction)모델을 이용한 터널 콘크리트라이닝의 현장 설계변경 사례에 대한 연구

장석부(Seok-Bue Chang),이수열(Soo-Yul Lee),서영호(Young-Ho Suh),윤기항(Ki-Hang Yun),박연준(Yeon-Jun Park),김수만(Su-Man Kim) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.1

지반과 터널라이닝의 상호작용을 고려한 GLI모델은 기존의 Terzaghi 이완하중과 골조모델을 이용한 방법에 비해 터널의 2차라이닝(콘크리트라이닝)에 작용하는 지반하중을 합리적으로 경감할 수 있음이 입증된 바 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 골조모델을 이용하여 설계된 ㅇㅇ선ㅇ공구의 콘크리트라이닝에 대해 GLI모델을 도입한 현장설계를 통해 경제성 및 시공성을 개선하였다. 다양한 안전측 고려사항에도 불구하고 철근량의 약 50%가 감소하여 철근자재비를 감소시킬 수 있었고 적정한 철근간격을 확보하여 콘크리트 밀실충전이 용이하였다. 지반조건이 불량한 터널일 수록 더 큰 철근량 절감효과가 있었으며, 이는 Terzaghi 이완하중이 불량한 지반에서 과도하게 산정되기 때문이다. GLI model was verified to consider the interaction between a ground and a tunnel lining and to rationally reduce the ground load acting on the secondary lining(concrete lining) of a tunnel. In this study, the economy and the construction condition of tunnel concrete linings designed by a conventional frame model at Lot O of OO line were highly enhanced through a field design change using GLI model. For a few safe considerations, not only about 50% saving of reinforcing steel could reduce the material cost but also the wide space between bars could make it easy to pour concrete mix without voids. There was large saving effect of reinforcing steel for poor ground conditions because Terzaghi’s load used in the conventional frame model produces too much high loads for those conditions.

터널 설계조건을 고려한 하중분배율의 정량적 산정에 관한 연구 -ring-cut 굴착공법을 중심으로 -

장석부(Seok Bue Chang),문현구(Hyun Koo Moon) 한국지반공학회 1998 지반 : 한국지반공학회지 Vol.14 No.5

지반-라이닝 상호작용 모델을 이용한 터널 2차라이닝 설계에 관한 연구

장석부,허도학,문현구,Chang, Seok-Bue,Huh, Do-Hak,Moon, Hyun-Koo 한국터널지하공간학회 2006 한국터널지하공간학회논문집 Vol.8 No.4

일반적으로 터널2차라이닝의 구조해석에는 골조해석모델이 적용되고 있다. 본 모델은 경험적 방법에 의한 지반 이완하중을 고려하고 있으나 주관적이고 과대평가되는 경향이 있다. 2차라이닝에 작용하는 지반하중은 숏크리트 및 록볼트와 같은1차지보재의 지지력 상실에 기인한다. 그러므로 2차라이닝에 작용하는 지반하중 산정에는 1차지보재와 지반의 평형상태가 고려되어야 한다. 지반-라이닝 상호작용(Ground-Lining Interaction, GLI)모델은1차지보재의 지지력 상실에 의해 야기된 지반의 변형을2차라이닝이 지지하는 개념을 토대로 수립되었다. 따라서 GLI모델은 복잡한 지반조건과 1차 지보재의 설치조건을 합리적으로 반영한 지반하중을 고려할 수 있다. 2차라이닝에 작용하는 하중은 지반하중 외에 지하수압, 지진하중 등이 있다. 극한강도 설계법을 이용한 라이닝 구조보강을 위해서는 계수하중 및 다양한 하중조합이 고려되어야 한다. GLI모델은 계수하중을 고려하기 곤란하기 때문에 개별 하중에 대해 산정된2차라이닝 단면력에 하중계수를 곱하는 중첩의 원리를 적용하였다. 끝으로, 본 연구에서 제시된 GLI모델을 이용한 2차라이닝 설계방법을 저심도 지하철 터널에 적용하였다. The structural analysis for the secondary lining of tunnels is generally performed by a frame analysis model. This model requires a ground loosening load estimated by some empirical methods, but the load is likely to be subjective and too large. The ground load acting on the secondary lining is due to the loss of the supporting function of the first support members such as shotcrete and rockbolts. Therefore, the equilibrium condition of the ground and the first support members should be considered to estimate the ground load acting on the secondary lining. Ground-lining interaction model, shortly GLI model, is developed on the basis of the concept that the secondary lining supports the ground deformation triggered by the loss of the support capacity of the first support members. Accordingly, the GLI model can take into account the ground load reflecting effectively not only the complex ground conditions but the installed conditions of the first support members. The load acting on the secondary lining besides the ground load includes the groundwater pressure and earthquake load. For the structural reinforcement of the secondary lining based on the ultimate strength design method, the factored load and various load combination should be considered. Since the GLI model has difficulty in dealing with the factored load, introduced in this study is the superposition principle in which the section moment and force of the secondary lining estimated for individual loads are multiplied by the load factors. Finally, the design method of the secondary lining using the GLI model is applied to the case of a shallow subway tunnel.

절리암반내 터널의 안정성 평가를 위한 개별요소 모델링에 대한 고찰

장석부,허도학,Chang, Seok-Bue,Huh, Do-Hak 한국터널지하공간학회 2001 터널기술 Vol.3 No.2

본 논문은 절리암반 터널의 안정성 해석을 위한 2차원 개별요소모델링방법에 대한 개선방안을 제안하였다. 먼저, 절리군과 터널의 상대방위를 고려하여 터널단면상에서 불연속거동이 가능한 절리군을 구별하는 기준을 제시하였다. 이 기준에 따라 불연속거동이 가능한 절리군은 개별요소(암석블록)의 변이 되도록 하고 그 외 절리군은 암석블록의 탄성특성을 보정하는 방법을 제시하였다. 또한, 주어진 절리의 기하학적 특성에 대해서 절리의 방위편차와 유한길이를 고려한 복잡한 모델과 절리의 평균방위와 무한길이를 고려한 단순한 모델의 특성을 분석하였다. 그 결과, 후자의 모델이 일관성 있는 터널의 국부적 파괴양상과 명료한 암반의 불연속거동을 보여줌으로써 터널설계목적에 적절함을 확인하였다. This paper presents the proposed methods of DE (distinct element) modelling to estimate the stability of tunnels in jointed rock masses. First, the criterion to select the joint set(s) contributed to the discontinuous behaviour in a tunnel section is proposed. Selected joint set(s) is(are) considered to form the edges of distinct elements (rock blocks) and the others to modify the elastic properties of rock blocks. The complex DE model with the average and the deviation of joint orientation and joint length for each joint set was compared to the simple model with only the average of joint orientation and the assumption that joint length is infinite. As a result, the latter is suitable to the purpose of tunnel design because it can show the consistent behaviour of a jointed rock mass such as the locally discontinuous failure and the global anisotropic behaviour.

대전역사 하부통과 3-arch 터널의 설계사례 연구 (I)

장석부,문상조,권승,허도학,배규진,Chang, Seok-Bue,Moon, Sang-Jo,Kwon, Seung,Huh, Do-Hak,Bae, Gyu-Jin 한국터널지하공간학회 2002 터널기술 Vol.4 No.3

본 논문은 대전역사 하부를 대단면 3-arch 터널로 횡단하기 위한 설계사례를 소개하였다. 본 구간의 당초 계획은 파이프루프에 의한 언더피닝 공법이었으나, 시공상의 어려움과 안전상의 문제로 터널공법으로 변경되었다. 터널폭은 약 28m로 현재까지 국내에서 건설된 터널중 최대폭이고 높이는 10m 이다. 지반조건으로 토피는 터널폭보다 작은 23m 에 불과하며 터널 주변지반은 풍화암이다. 또한, 지상의 대전역사와 경부선 선로의 허용침하기준이 매우 엄격하였다. 따라서, 터널안정성 확보와 더불어 지반침하를 최대한 억제하기 위하여 다양한 대책을 적용하였으며, 이를 검토하기 위하여 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. This paper presents the design case of the 3-arch tunnel under Daejeon railroad station building. The original construction method was the underpinning method supported by pipe-roof, but it was changed to the mined tunnelling method because of the complex construction condition and the safety problem. This 3-arch tunnel has a width of 28 meters and a height of 10 meters. Overburden is only 23m and the ground around the tunnel is a weathered rock. The allowable settlements for the station building and some railroads are very strict. Accordingly, various measurements for the tunnel stability and the settlement minimization was applied and they were reviewed by 2-D and 3-D numerical analysis.

대단면 암반터널의 안정성에 미치는 숏크리트 부착강도의 영향에 관한 연구

장석부,홍의준,문상조,Chang, Seok-Bue,Hong, Eui-Joon,Moon, Sang-Jo 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.4

암반에 건설되는 대단면 터널에서 숏크리트의 부착강도는 암반탈락 방지와 발파진동에 의한 숏크리트 탈락방지에 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 숏크리트 부착강도는 압축강도에 비하여 설계 및 시공단계에서 중요한 요소로 고려되지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 숏크리트 부착강도가 대단면 암반 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 먼저, Holmgren의 punch-loaded 시험조건을 모사한 수치해석 모델을 이용하여 다양한 부착강도에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과, 숏크리트의 최대지지력은 숏크리트층과 블록간의 부착 강도와 선형 비례관계를 보임을 확인하였다. 또한, 숏크리트층과 굴착면에 부착강도를 고려하는 경우와 기존의 완전부착 조건에 대한 개별요소해석을 수행하여 숏크리트 부착강도의 영향을 검토하였다. Shotcrete adhesive strength in large section tunnels in jointed rock masses plays an important role in preventing rock block from falling and shotcrete debonding due to blasting vibration. Nevertheless, it has not been considered as a major factor such as shotcrete compressive strength in design and construction. For this reason, the purpose of this study is to analyze the effect on shotcrete adhesive strength for large-sectioned tunnels. First, the parametric study using numerical model similar to Holmgren's punch-loaded test was executed for various range of adhesive strength. It shows that the shotcrete bearing capacity is linearly proportioned to the adhesive strength between shotcrete layer and blocks. And then, distinct element analysis of a jointed rock tunnel for an adhesive strength of 1 MPa and a conventional fully-bonded condition between the shotcrete layer and the excavation face was compared in order to evaluate the effect of the shotcrete adhesive strength.