쉴드터널 라이닝 세그멘트의 해석과 거동 특성

정두회,이환우,김관수,Jung, Du-Hwoe,Lee, Hwan-Woo,Kim, Gwan-Soo 한국터널지하공간학회 2007 한국터널지하공간학회논문집 Vol.9 No.1

환경훼손 및 주거 과밀지역의 민원을 최소화할 목적으로 도심지 공사에서 쉴드터널공법의 적용이 날로 증대되고 있다. 쉴드터널의 주 구조체인 라이닝 세그멘트는 연속체가 아닌 이음부를 가지는 구조로 되어져 있다. 지금까지 설계실무에서는 라이닝 세그멘트의 구조해석 모델이나 설계하중 및 지반정수의 영향 등에 대한 별다른 검증 평가없이 과거의 국내 외 설계자료를 관행적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 국 내외에서 현재 사용하고 있는 쉴드터널의 세그멘트 해석 및 설계 모델들에 대해 이론해와 수치해의 비교를 통하여 적정성을 평가하였다. 그 결과, 사용의 편이성과 현장조건 의 적용성, 해석결과의 적용성 측면에서 전주면빔이음스프링 모델(1R-S0)을 제안하였다. 그리고, 제안된 모델을 이용하여 이음부 강성과 지반강성, 이음부 분할 분포 및 분할 개수 등에 대한 매개변수 해석을 수행하였다. 그 결과, 이음부를 갖는 라이닝 세그멘트에 발생하는 휨모멘트는 일정한 크기 이상의 지반강성에서 이음부가 없는 연속체의 라이닝 세그멘트에 발생하는 휨모멘트의 크기에 일정한 비율로 수렴함을 알 수 있었다. 또한, 이음부의 강성이 작을수록 측벽부에 비하여 천정부와 바닥부의 휨모멘트가, 수평변위에 비하여 수직변위가 이음부 분할 분포에 따라 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다. The shield tunneling method has been increasingly employed to minimize environmental damages and civil complaints in the populated and developed area. A lining segment, which is a main structure of the shield tunnel, consists of joints. Conventional foreign and domestic design data have been commonly used for design practices without a specific verification of structural analysis models, design load, and the effect of soil characteristics on the performance of lining segment. In this study, the suitability of existing analytic models used for the design of shield tunnel lining segment has been evaluated through a comparison between analytical and numerical solutions. Based on the evaluation of their suitability performed in the study, a full-circumferential beam jointed spring model (1R-S0) is proposed for design practices by considering user's convenience, the applicability of field conditions and the accuracy of analysis result. By using the proposed model, the parameter analysis was performed to investigate the effects of joint stiffness, ground rigidity, joint distribution and the number of joints on the behavior of lining segment. Parameters considered in the investigation have been appeared to affect the behavior of lining segment. Among those parameters, joint stiffness has been appeared to have the most significant effect on the bending moment and displacement of lining segment.

성상복원을 위한 폐아스팔트의 화학적 분석 및 재생첨가제 연구

정두회,Jung, Du-Hwoe 한국도로학회 2001 한국도로포장공학회 논문집 Vol.3 No.1

본 연구는 노후된 폐아스콘으로부터 폐아스팔트를 추출하여 ASTM방법을 이용해서 폐아스팔트의 화학적 조성을 성분별로 분리하고, 이들을 신제아스팔트의 구성성분과 비교하여 노후시 변화하는 성분들을 파악하였다. 이러한 분석결과를 토대로 폐아스팔트의 성상복원을 위한 재생첨가제를 제조하여 재생첨가제를 10%, 20% 첨가했을 때 폐아스팔트의 복원정도를 침입도$(25^{\circ}C)$, 신도, 연화점, 점도의 네 가지 시험을 수행하여 폐아스팔트의 물성 변화 특성을 고찰하였다. 연구결과에 의하면 아스팔트의 노화시 아스팔텐의 함량이 하고, 방향족성분의 함량이 감소함을 알 수 있었고, 증가한 아스팔텐의 함량을 줄여주기 위해 아스팔트의 방향족 성분자 화학적으로 비슷한 아로마틱기유를 사용하여 재생첨가제를 제조했다. 그리고 제조된 재생첨가제를 노화가 진행된 폐아스팔트에 무게 비로 20% 첨가했을 때, 신제아스팔트 (AP-3)와 유사한 정도로 성상이 복원됨을 확인할 수 있었다. A recycling agent has been manufactured on the basis of the chemical composition of reclaimed asphalt binders and virgin asphalt binders. The chemical compositions of reclaimed asphalt binders extracted from reclaimed asphalt pavements have been analyzed according to the ASTM method and the results were compared to those of virgin asphalt binder AP-3. Reclaimed asphalt binders have shown that asphaltenes was increased whereas saturates, naphthene aromatics, and polar aromatics fractions were decreased. A recycling agent made of aromatic compounds, in which its chemical composition is similar to the aromatics fraction in asphalt binders, has been produced to reduce the amount of asphaltenes in reclaimed asphalt hinders. The evaluation of the recycling agent produced was performed by testing ductility, rolling and ball softening point, penetration at $25^{\circ}C$ and viscosity at $60^{\circ}C$. It was found that, by adding the recycling agent 20% by weight to the reclaimed asphalt binders, the physical properties of reclaimed asphalt binders was recovered to the level of virgin asphalt binder AP-3.

개별진공압밀공법을 적용한 연약점토 지반의 압밀거동 분석을 위한 수치해석적 사례연구

정두회(Jung, Du Hwoe),이정빈(Lee, Jeong Bhin),이준석(Lee, Jun Seuk) 한국지반공학회 2021 한국지반공학회논문집 Vol.37 No.4

지방대학 토목공학 교육의 위기

정두회(Du Hwoe Jung) 대한토목학회 2021 대한토목학회지 Vol.69 No.4

PVA섬유보강 시멘트 혼합토의 휨강도 특성에 관한 연구

정두회(Jung Du Hwoe),조백순(Cho Baik Soon),조일묵(Cho IL Muk),최성일(Choi Sung Il) 대한토목학회 2010 대한토목학회 학술대회 Vol.2010 No.10

지방 중소건설사의 건설중대재해 처벌법 대처를 위한 제도 개선 방안

정두회(Du Hwoe Jung ) 대한토목학회 2022 대한토목학회지 Vol.70 No.7

합성섬유로 보강된 시멘트-점토-모래 혼합토의 휨성능 평가에 관한 연구

정두회(Du-Hwoe Jung),조백순(Baik-Soon Cho),이용운(Yong-Yun Lee) 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 논문집 Vol.16 No.1

시멘트-점토-모래 혼합토의 휨성능 개선을 위하여 합성섬유를 이용해서 보강한 섬유보강토에 대한 휨성능 시험을 실시하였다. 시멘트, 모래, 그리고 섬유가 혼합토의 휨성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 시멘트량(15%, 20%, 25%), 모래함량(0%, 10%, 20%), 섬유의 종류(PP, PVA)와 길이(6mm, 12mm), 섬유혼입량(0.5%, 1.0%, 1.5%)을 조합하여 시험편을 제작하였다. 본 연구의 결과 시멘트 개량토를 섬유를 이용해서 보강하면 휨강도와 휨인성이 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 휨성능 시험 결과에 대한 다중선형회귀분석 결과 시멘트량과 모래함량은 휨강도에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났고, 반면에 섬유혼입량은 균열발생 후의 거동에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 나타났다. The effects of synthetic fibers, cement content, and sand content on the flexural performance of cement-clay-sand mixtures has been evaluated through a flexural performance test with a third-point loading. Beam specimens for the flexural performance test were fabricated with a various amount of cement, sand, and synthetic fibers. Two types of fibers, PVA (Polyvinyl alcohol) and PP (Polypropylene) fibers, were employed in the test. The test results have exhibited that the factors considered in the test have significant effects on the flexural performance of the mixtures in several aspects. The flexural performance of the mixtures has been improved if the mixtures were reinforced with synthetic fibers. The flexural strength and the flexural toughness of the mixtures has been increased as the fiber content was increased. A multiple linear regression analysis has been performed to evaluate the effect of fiber content, cement dosage, and sand content on the flexural performance of the mixtures in terms of flexural strength and flexural toughness. Cement content and sand content were estimated as important factors to have an influence on the first-crack strength and the peak strength whereas the fiber content has the most significant influence on the post-crack behavior. The first-crack strength and the ultimate strength were increased as the cement content and the sand content were increased. As the fiber content was increased, the flexural toughness was increased.

개량체 기둥지지 성토공법의 지오그리드 보강효과에 대한 수치해석

정두회(Duhwoe Jung),정시동(Sidong Jeong) 한국지반신소재학회 2021 한국지반신소재학회 논문집 Vol.20 No.2

최근 연약지반에 도로 또는 철도 제방을 축조하는 경우 말뚝 또는 개량체 기둥을 연약지반에 설치한 후에 성토하는 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법이 많이 적용되고 있다. 이 공법은 지반아칭 현상을 이용해서 제방하중의 상당한 부분을 말뚝 또는 기둥을 통해서 지지층으로 전달함으로써 기초지반의 전단파괴를 방지하고 또한 침하량을 효율적으로 경감시킬 수 있다. 그러나 말뚝 또는 기둥지지 성토제방의 경우 말뚝(또는 기둥)과 미개량 원지반 사이의 부등침하로 인하여 노면의 요철이 발생하는 문제점이 노출되었다. 이러한 부등침하를 경감시키기 위하여 토목섬유로 보강한 토목섬유보강 말뚝(또는 기둥)지지 성토공법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 2차원 유한요소 프로그램인 PLAXIS 2D를 이용하여 시멘트 개량체 기둥으로 지지된 성토제방과 지오그리드를 이용해서 보강한 기둥지지 성토제방의 지반아칭 효과를 비교・분석하였다. 유한요소해석 결과 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비가 증가할수록 응력감소비가 감소하는 것을 알 수 있었다. 지오그리드로 보강한 기둥지지 성토제방의 경우 면적치환비와 지지형식에 따라 부등침하량과 응력감소비의 경감효과가 다소 간의 차이를 보이기는 하나 상대적으로 강성이 큰 지오그리드로 보강하였을 경우 부등침하량과 응력감소비 경감효과가 더 크게 나타났다. 그리고 지오그리드로 보강하면 부등침하를 효율적으로 경감시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다. Pile or column supported embankments have been increasingly employed to construct highway or railway embankments over soft soils. Piles or columns of stiffer material installed in the soft ground can provide the necessary support by transferring the embankment load to a firm stratum using a soil arching. However, there has been reported to occur a relatively large differential settlement between the piles and the untreated soils. Geosynthetic reinforced pile or column supported embankment (GRPS) is often used to minimize the differential settlement. Two dimensional finite element anlyses have been performed on both the column supported embankments and the geogrid reinforced column supported embankments by using a PLAXIS 2D to evaluate the soil arching effect. Based on the results obtained from finite element analyses, the stress reduction ratio decreases as the area replacement ratio increases in the column supported embankments. For the geogrid reinforced column supported embankments, the geogrid reinforcemnt can reduce differential settlements effectively. In additon, the use of stiffer geogrid is appeared to be more effective in reducing the differential settlements.

쉴드 TBM 뒤채움용 무기계 가소성 그라우트의 공학적 특성 및 현장적용성 평가

김대현,정두회,정경환,Kim, Dae-Hyeon,Jung, Du-Hwoe,Jeong, Gyeong-Hwan 한국터널지하공간학회 2010 한국터널지하공간학회논문집 Vol.12 No.1

본 연구는 새로 개발된 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 무기계 가소성 그라우트의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 체적변화성 및 투수계수를 측정하였으며, 환경영향성 평가를 실시하였다. 또한, 무기계 가소성 그라우트의 현장 시험 시공에 앞서, 쉴드 TBM 모형주입장치 및 후방주입 공동충전 시험체를 이용하여 실내실험을 실시하였으며, 실제 서울 전력구 쉴드 TBM 시공현장에 시험시공을 수행하였다. 기중에서 14일 양생시킨 공시체를 이용해서 무기계 가소성 그라우트의 체적 변화성을 평가한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 체적변화는 거의 발생하지 않았다. 그리고 투수계수를 측정하여 비교한 결과 무기계 가소성 그라우트의 우수한 차수효과를 확인 할 수 있었다. 어독성 시험과 용탈시험을 통한 환경영향성 평가를 수행한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 경우 평균 pH가 8.0으로 측정되었으며, 96시간 경과 후 10%의 폐사율을 보였다. 용탈액에 대한 원자흡광분광 시험 결과 용탈에 의한 유해 중금속 성분은 수질관리 기준치 이하로 검출되었다. 가소성 그라우트의 현장 적용성 실험을 위하여 실내 모형실험을 수행한 결과 충전성은 확보되었으며, 실제 시공현장에 적용한 결과 우수한 주입성을 보였다. The focus of this study is to evaluate the field applicability of the newly developed inorganic thixotropic-grout in various ways. In order to do this, the volume stability and the permeability of the inorganic thixotropic-grout have been measured and compared to the existing silica type grouts. In addition, the filling capability of the grout into the tail void has been evaluated through both an experiment with a miniature tail-void filling equipment and a test filling at the shield TBM construction site. The volume loss of the inorganic thixotropic-grout after a 14 day-curing under the atmosphere condition was appeared to be minimal. The excellent waterproofing ability of the inorganic thixotropic-grout was confirmed through a permeability test. The toxicity of the inorganic thixotropic-grout has been evaluated through a toxicity test of aquatic fishes (KS M 0111) and the pH value of the liquid eluviated from inorganic thixotropic-grout was measured as an average of 8.0 and a fatality rate of goldfish after 96 hours was 10% or so. The existence of harmful heavy metals in the liquid eluviated from the inorganic thixotropic-grout has been also examined through an atomic absorption spectroscopy (AAS) test. Any of harmful heavy metals were not detected and the detected level of $Cr^{6+}$ and Cd was far below the standard. Based on both an experiment with a miniature tail-void filling equipment and a test filling at the shield TBM construction site, the filling ability of inorganic thixotropic-grout into the tail void was proved to be excellent.

쉴드 TBM 뒤채움용 무기계 가소성 그라우트의 개발 및 적합성 평가

김대현,정두회,정경환,Kim, Dae-Hyun,Jung, Du-Hwoe,Jeong, Gyeong-Hwan 한국터널지하공간학회 2009 한국터널지하공간학회논문집 Vol.11 No.3

본 연구는 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 가소성 그라우트의 적합성을 규명하기 위하여 강도특성, 수중 재료분리현상 및 점도특성 실험을 실시하였다. 무기계 가소성 그라우트는 쉴드 TBM 뒤채움 그라우트 주입 시 시멘트, 물, MG-A로 구성된 A액과 스칼렛, 물, MG-B로 구성된 B액을 주입하는 2액성 그라우트 주입공법이다. 적정 배합비로 제작된 무기계 가소성 그라우트의 일축압축강도는 초기강도 및 장기강도 기준을 만족하는 결과를 보였다. 지하수가 존재하는 현장에서 그라우트 주입 시 발생하는 재료분리현상을 관찰하기 위하여 기존 현장에서 적용된 규산계 그라우트와 무기계 가소성 그라우트를 비교하였으며, 그 결과 규산계 그라우트에서 발생하는 재료분리 현상이 무기계 가소성 그라우트에서는 관찰되지 않았다. 또한 무기계 가소성 그라우트의 장거리 이송에 대한 현장 적용성을 확인하기 위하여 A, B액의 점도를 측정한 결과 A, B액 모두 120분 이상 2000 cP 이하가 측정되었다. 이러한 결과는 추후 현장적용 시 A, B액의 원활한 이송이 가능한 점도를 확보하고 있음을 확인하였다. A suitability of a thixotropic grout developed in this study has been examined through laboratory tests on strength, segregation, and viscosity. The thixotropic grout is a mixture of two types of liquid components. The A-liquid component consists of cement, water, and MG-A and the B-liquid component consists of scarlet, water, and MG-B. Unconfined compressive strength of specimens prepared with a prefer mix-proportion satisfied a design criteria for the backfilling of tail voids. A material segregation phenomenon under water condition was not observed in the thixotropic grout whereas it was observed in the existing silica-type grout. In addition, viscosity tests have been rallied out on the thixotropic grout to verify the capability of a long-distance delivery in the field. Both the A-liquid component and the B-liquid component maintained a viscosity of below 2,000 cP for 120 minutes. This experimental result confirms that two liquid components guarantees a long-distance delivery in tile field application.