대형수리모형실험시설 소개

윤재선 ( Jae-seon Yoon ),김옥임 ( Okim Kim ),오수훈 ( Soo Hun Oh ),장정렬 ( Jeong Ryeol Jang ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

본 대형수리모형실험시설은 한국농어촌공사(경기도 안산시)에 위치하고 있는 기존 시설(100m×102m)에 신규시설의 증축을 통해 세계 최대 규모인 250m×102m(연면적15,325㎡) 실내 실험시설을 구축하는 국토교통부의 12개 분산 공유형 건설연구인프라 구축사업의 일환이다. 본 사업은 총 사업비 약 165억원의 예산을 토대로 ‘18년 10월에 건축공사가 준공될 예정에 있으며, 건축공사 준공 시 동년 12월까지 7종의 대형실험수로 구축공사가 완료되어질 전망이다. 현재, 실험장 구간의 지하저수조 및 철골 공사를 완료하고 펌프실 및 고수조 공사를 진행 중에 있으며 동시에 대형 7종 실험수로 구축을 위한 기본설계도서를 작성 진행 중에 있다. 향후, 대형수리모형실험시설의 건축공사 및 실험수로 구축이 완료되면 관련 공과대학, 타 연구기관, 민간기업 등에 시설을 개방함은 물론 국제공동연구 등을 통한 수리모형실험의 국제적 위상확립에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 전망되어진다.

대형수리모형실험시설 구축 현황 소개

윤재선(Yoon, Jae-Seon),장정렬(Jeong Ryeol?Jang),송현구(Song, Hyun-Gu) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10

c-$\phi$ 지반에서의 아칭현상을 고려한 원형수직터널 토압 : II. 실내 모형실험

김도훈,차민혁,이대수,김경렬,이인모,Kim, Do-Hoon,Cha, Min-Hyuck,Lee, Dea-Su,Kim, Kyung-Ryeol,Lee, In-Mo 한국터널지하공간학회 2010 한국터널지하공간학회논문집 Vol.12 No.2

원형수직터널에 작용하는 토압은 아칭효과로 인해 2차원 일반 흙막이벽에 작용하는 토압보다 작으므로 원형수직터널 설계 시 벽체에 작용하는 실질적인 토압의 예측이 필요하다. 본 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion papers)의 두번째로서 원형수직터널 설계 시 건조한 사질토뿐만 아니라 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 적용 가능하도록 새롭게 제안된 토압식(김도훈 등, 2009)을 증명하기 위해 대형 모형실험을 수행하였다. 고안된 모형실험 장비는 단계별 굴착이 가능하도록 제작 벽체의 반경을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 또한 강사 방법으로 지반을 조성하기 전 건조한 시료에 물을 첨가하고 불포화사질토를 형성시켜 겉보기 점착력을 발현시킴으로써 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 실험을 진행하였다. 실험 결과로서, 단계별 굴착을 모사하였을 때, 아칭효과에 의해 굴착된 지반에서 굴착되지 않은 지반으로 하중이 전이가 일어나는 확인할 수 있었다. 또한, 동시에 굴착했을 때의 토압은 예측한 값에 비해 상당히 작게 나타났지만, 단계별로 굴착했을 때의 최종 토압은 동시 굴착 시의 토압에 비해 크게 나타나며 새롭게 제안된 토압식과 잘 일치하였고 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 수행한 실험의 결과도 겉보기 점착력의 효과로 인해 토압의 감소를 보이며 이론적인 값과 잘 일치하는 것으로 나타났다. The earth pressure acting on the vertical shaft is less than that acting on the retaining wall due to three dimensional arching effect. Thus, it might be essential to estimate the earth pressure actually acting on the shaft when designing the vertical shaft. In this paper, large-sized model tests were conducted as Part II of companion papers to verify the newly suggested earth pressure equation proposed by Kim et al. (2009: Part I of companion papers) that can be used when designing the vertical shaft in cohesionless soils as well as in c-$\phi$ soils and multi-layered soils. The newly developed model test apparatus was designed to be able to simulate staged shaft excavation. Model tests were performed by varying the radius of vertical shaft in dry soil. Moreover, tests on c-$\phi$ soils and on multi-layered soils were also performed; in order to induce apparent cohesion to the cohesionless soil, we add some water to the dry soil to make the soil partially-saturated before depositing by raining method. Experimental results showed a load transfer from excavated ground to non-excavated zone below dredging level due to arching effect when simulating staged excavation. It was also found that measured earth pressure was far smaller than estimated if excavation is done at once; the final earth pressure measured after performing staged excavation was larger and matched with that estimated from the newly proposed equation. Measured results in c-$\phi$ soils and in multi-layered soils showed reduction in earth pressures due to apparent cohesion effect and showed good matches with analytical results.

대형 수리모형 실험시설 구축 및 향후 활용방안

송현구(Song, Hyun Koo) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

비점착성 지반의 지하공간 굴착면 파괴모드에 대한 연구

신종호,권오엽,조재완,최민구,Shin, Jong-Ho,Kwon, Oh-Yeob,Cho, Jae-Wan,Choi, Min-Gu 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.3

지하공간의 설계는 막장파괴와 관련한 안정성에 대한 평가를 필요로 한다. 막장파괴모드는 전통적인 안정성 평가법에서 중요하게 다루어져 왔다. 본 연구에서는 점착력이 없는 토사지반에 대한 모형실험을 실시하여 토피고와 지반경사의 변화에 따른 터널막장의 종방향 파괴모드를 파악하고자 하였다. 모형실험은, 대형지하공간의 폭원이 충분히 크다는 가정 하에 평면변형조건의 터널 축방향 굴착면 모델에 대하여 실시되었다. 실험결과 토피고와 지반경사는 파괴모드에 중요한 영형을 미치는 것으로 나타났다. 토피고가 증가할수록 지반의 파괴영역이 감소하여 국부 전단 파괴의 형태를 보였다. 또, 지반경사가 증가할수록 굴착면과 사면방향으로 확대되는 유형의 파괴모드를 확인할 수 있었다. 실험모델을 수치해석 모델로 재현하는 해석을 실시하였고, 이로부터 수치해석법을 통해서도 굴착면의 파괴모드의 추정이 가능함을 보였다. Design analysis for underground spaces requires evaluating stability related to heading collapses. A failure mode is one of the critical factors in the conventional methods of stability evaluation. Identification of failure modes is, therefore, essential in securing safe construction. In this study failure modes at the tunnel heading in cohesionless soils are investigated using physical model tests for various tunnel depths and ground surface inclinations. Test results showed that the effect of depth and the inclination of ground surface on a failure mode are of significance. It is identified that, with an increase in depth, failure modes become localized in a region close to tunnel face. It is also known that an increase in the inclination of ground surface results in inclined an d wide failure modes. Numerical simulation of laboratory tests was performed, and shown that the numerical analysis is useful in identifying the heading failure modes, particularly for large underground spaces.

근접굴착 시 기존건물의 영향을 받는 터널의 거동

이종민,Lee, Jong-Min 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.3

건물하중의 영향을 받는 상태의 기존터널에 근접해서 터널보다 깊은 심도로 지반을 굴착하는 경우에 흙막이벽체의 거동이 기존터널의 존재로 인해 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그런데 지상 구조물에 의해 받는 영향에 대한 연구 예가 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 기존터널에 근접하여 지반을 굴착할 때 기존터널이 상부구조의 영향을 받는 상태에서 건물 위치에 따른 터널의 거동을 대형모형실험과 수치해석을 실시하여 측정하였다. 이를 위해 지표면에 건물하중이 없는 경우와 건물하중이 3가지 이격거리에 위치한 경우(0 m, 1D, 2D)에 대하여 각각 대형모형실험을 수행하였다. 본 논문에서는 흙막이벽체와 기존구조물의 영향을 받고 있는 터널의 거동에 대하여 연구하였다. 1 : 10의 축척으로 2.0 m (폭)${\times}$6 m (높이)${\times}$4.0 m (길이)의 크기를 가진 대형토조에서 실험을 수행하였다. 그 결과 흙막이벽체 배면에 있는 인접터널의 안정성은 근접굴착에 의해 뚜렷하게 영향을 받는 것으로 나타냈다. If the ground is excavated in a depth which is deeper than the adjacent existing tunnel, the behavior of the braced wall is known to be greatly affected by the presence of the tunnel. By the way it is expected to be also affected by the structure on the ground surface, There are not many examples of studies which are conducted on this subject. As a result, largel scale model tests and analysis were conducted, to measure the behavior of the tunnel under the building whose location on the ground surface was varied during the adjacent ground excavation. For this purpose, the location of a building load was varied in 0 m, 1D, 2D on ground surface. In this paper, the behaviors of braced wall and adjacent tunnel was studied. Model tests in 1 : 10 scale were performed in real construction sequences. The size of test pit was $2.0m(width){\times}6.0m(height){\times}4.0m(length)$ in dimension. As a result, it was found that the stability of the existing tunnel under the influence of the building load on the ground surface adjacent to the braced wall.

저회(Bottom Ash)와 폐타이어를 활용한 성토구조물 거동에 관한 연구

이성진(Lee Sung Jin),신민호(Shin Min ho),고태훈(Koh Tae hoon),황선근(Hwang Seon Keun) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.1

기존의 연구에서 이미 경량성토재료로서 적용된 바 있는 저회(Bottom Ash), 폐타이어-흙 혼합토의 성능을 토대로 하여, 전통적인 성토재료인 흙 대신 저회를 활용하는 새로운 경량성토재료를 제안한 바 있다. 이어서 이 연구에서는 저회-폐타이어 혼합토의 경량성토재료로서의 적용성을 평가하기 위해 현장다짐시험과 실대형 성토 모형실험을 수행하여 기존의 성토재료인 풍화토만으로 조성된 성토구조물과 저회-폐타이어 혼합토로 조성한 성토구조물에 대한 침하, 토압, 지지력, 진동저감효과 등을 평가하였다. 그 결과 토압 및 진동은 저감되는 효과를 보였으며, 정동적 하중에 따른 침하거동은 두 재료(풍화토 단면, 저회-폐타이어 혼합재료)에서 유사하게 평가되었다. Based on the proven feasibility of bottom ash and tire shred-soil mixtures as lightweight fill materials, tire shred-bottom ash mixtures were suggested as a new lightweight fill material to replace the conventional construction material (soil) with bottom ash. Therefore, we carried out the field compaction test and performance test of large scale embankment in order to evaluate their suitability for the use of lightweight fill materials. In these tests, we could assess the settlement, earth pressure, stress-strain relation, vibration of large scale embankment which were made with tire shred-bottom ash mixture and the conventional fill material(weathered soil) respectively. The earthpressure and vibration transmission was decreased and the settlement behaviour of the 2 materials (tire shred mixture and weathered soil) was measured similarly under static/cyclic loading condition.

비점착성 지반의 지하공간 굴착면 파괴모드에 대한 연구

신종호,권오엽,조재완,최민구 사단법인 한국터널지하공간학회 2005 한국터널지하공간학회논문집 Vol.7 No.3

Design analysis for underground spaces requires evaluating stability related to heading collapses. A failure mode is one of the critical factors in the conventional methods of stability evaluation. Identification of failure modes is, therefore, essential in securing safe construction. In this study failure modes at the tunnel heading in cohesionless soils are investigated using physical model tests for various tunnel depths and ground surface inclinations. Test results showed that the effect of depth and the inclination of ground surface on a failure mode are of significance. It is identified that, with an increase in depth, failure modes become localized in a region close to tunnel face. It is also known that an increase in the inclination of ground surface results in inclined and wide failure modes. Numerical simulation of laboratory tests was performed, and shown that the numerical analysis is useful in identifying the heading failure modes, particularly for large underground spaces. 지하공간의 설계는 막장파괴와 관련한 안정성에 대한 평가를 필요로 한다. 막장파괴모드는 전통적인 안정성 평가법에서 중요하게 다루어져 왔다. 본 연구에서는 점착력이 없는 토사지반에 대한 모형실험을 실시하여 토피고와 지반경사의 변화에 따른 터널막장의 종방향 파괴모드를 파악하고자 하였다. 모형실험은, 대형지하공간의 폭원이 충분히 크다는 가정 하에 평면변형조건의 터널 축방향 굴착면 모델에 대하여 실시되었다. 실험결과 토피고와 지반경사는 파괴모드에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 토피고가 증가할수록 지반의 파괴영역이 감소하여 국부 전단 파괴의 형태를 보였다. 또, 지반경사가 증가할수록 굴착면과 사면방향으로 확대되는 유형의 파괴모드를 확인할 수 있었다. 실험모델을 수치해석 모델로 재현하는 해석을 실시하였고, 이로부터 수치해석법을 통해서도 굴착면의 파괴모드의 추정이 가능함을 보였다.