바닥배수판을 이용한 터널 배수시스템의 통수능 평가

배규진,이규필,이성원,신휴성,Bae, Gyu-Jin,Lee, Gyu-Phil,Lee, Sung-Won,Shin, Hyu-Soung 한국터널지하공간학회 2006 터널기술 Vol.8 No.1

본 연구에서는 터널구조물 장대화로 인한 기존 배수시스템의 시공상의 어려움과 기능 저하문제 동을 해결하기위하여 바닥배수판을 이용한 새로운 터널배수시스템을 제안하고 성능평가를 위한 기초연구를 수행하였다. 제안된 배수시스템은 기존의 측방향 배수관, 횡방향 배수관 및 유공관 등이 생략 가능한 배수시스템이다. 그러나 바닥배수판의 형상 등을 고려한 통수능분석 및 설계기준 등이 정립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 수리모형 실험을 통하여 바닥배수판의 돌기부 형상 및 위치와 유량조건별 통수능의 상관관계를 분석하였다. 바닥배수판 돌기부의 형상 및 유수방향 간격은 흐름에 대한 저항성 차이로 언하여 통수능에 큰 영향을 미치며, 앞뒤둥근형 돌기부 형상이 가장 통수능 확보에 유리한 것으로 나타났다. 또한 돌기부의 유수방향 간격이 좁을수록 바닥배수판의 통수능을 향상시킬 수 있다. This study proposes a new concept of a tunnel central drainage system by using a drain board to make a breakthrough on difficulties in the installation of conventional drainage system and draw-down of its drain capacity especially in long tunnels. A fundamental study has been performed for evaluation of the drain capacity of the planar drainage system adopted in this study. In fact, the system proposed makes possible to omit the side, transverse as well as central drainage pipes required in the conventional system, even if its drain capacity and any guideline for design are not available to date. In this circumstance, it is carried out to investigate the correlation between drain capacities and, shapes and posit ions of the columns of the drain board in terms of a variety of water inflows through hydrological model tests. It is shown from the tests that a drain capacity is highly influenced by the shape and the distance between the columns of a drain board in flowing direction, and a round rectangular shape of the columns leads to the highest capacity of drainage. And also, the shorter distance between the columns in flowing direction, the higher drain capacity would be achieved.

터널붕괴 위험도(KTH) 지수 및 평가도표 개발

배규진,신휴성 大韓土木學會 2007 대한토목학회논문집 Vol. No.

<P>본 연구에서는 KTH index(KICT Tunnel Collapse Hazard Index)라는 붕괴 위험도 지수를 제안하고, KTH index의 기본개념과 기존 붕괴사례를 기반으로 제안된 지수를 객관적으로 산정하기 위하여 논리적인 산정과정을 제시하였다. 제안된 지수는 각 영향인자간의 영향정도를 포괄적으로 표현할 수 있는 툴인 상관도 행렬(interaction matrix) 개념에 기초를 둔다. 상관도 행렬의 각 항은 수직, 수평으로 연관된 영향인자간의 영향 민감도를 의미하므로, 각 항의 값을 과학적으로 산정하기 위하여 인공신경망 기반 민감도 분석기법을 적용하였다. KTH index는 준비된 자료에 기반을 두어 산정되므로 준비된 자료에 포함되지 않은 붕괴유형 및 특성에 대해서는 신뢰도가 떨어지며, 제안 지수의 적용에 앞서 자료의 특성과 자료의 분류항목별 분포특성을 이해하는 것이 선행되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 준비된 자료의 기초적 통계분석 내용을 포함하였다. 제안된 지수의 활용방안 및 적용 활성화를 위해 진행되고 있는 연구방향에 대해 언급하였다. 향후, 본 논문에서 제시된 KTH index는 터널 붕괴개념에서 설계결과를 평가하고, 진행중인 시공현장의 붕괴 위험도 관리에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.</P>

사질토층의 터널굴착에 따른 지반침하의 예측

배규진,김수일,Bae, Gyu Jin,Kim, Soo Il 대한토목학회 1989 대한토목학회논문집 Vol.9 No.3

An equation to predict the ground settlement caused by tunneling through granular soils is proposed, The equation is developed modifying the Murayama equation using the results of elastic finite element analysis. Ground settlements at the underground structures in Korea and other countries are analyzed. From the results of the settlement analysis, it is found that the ground settlement associated with tunneling through granular soils is not only affected by tunnel geometry but also related to volume change characteristics of soils. It is also found that the widths of shear band, t in field conditions are 2 to 6 times greater than the values proposed in the Murayama's model. Calculated settlements using the proposed equation show reasonable agreement with the observed settlements and the results from the elasto-plastic finite element analysis. Murayama equation seems to underestimate the ground settlement. 본 연구에서는 소성변형 이론에 근거한 무라야마의 침하 산정식에 탄성변형을 반영시켜 사질토층의 터널 굴착에 따른 지반침하를 보다 간편하고 정확하게 예측할 수 있는 식을 제안하였다. 국내외 터널현장의 계측자료들의 분석결과로부터, 사질토지반의 침하는 지반의 체적변화와 밀접한 관계를 갖고있어 터널의 단순한 기하학적 제원만으로는 해석이 불가능하다는 사실을 밝혔으며, 제안식의 구성요소인 전단대 폭, t값이 현장조건에서는 무라야마의 실험실 관측치보다 2~6배 정도 큰 값으로 나타남도 밝혔다. 본 제안식의 타당성을 검증하기 위하여 현장 실측결과와 무라야마 해석결과 및 탄소성 유한요소 해석결과 등과의 비교 분석을 수행하였으며, 그 결과 본 제안식에 의한 계산치는 탄소성 해석결과 및 실측치 등과 매우 근사한 값을 나타내며, 무라야마 방법은 실제 터널현장의 지반 침하량을 과소 평가함을 알 수 있었다.

한국건설기술연구원

배규진 한국공학교육학회 2005 Ingenium(人材니움) Vol.12 No.3

굴착사면 변화에 따른 복개 터널구조물의 역학적 거동에 관한 수치해석적 연구

배규진,이석원,이규필,박시현,Bae, Gyu-Jin,Lee, Seok-Won,Lee, Gyu-Phil,Park, Si-Hyun 한국터널지하공간학회 2002 터널기술 Vol.4 No.1

현재 복개 터널 라이닝의 설계는 설계상의 간편성으로 인해 복개 터널의 라이닝에 대한 구조해석적 기법인 Rigid Frame Analysis가 널리 사용되고 있으나, 이는 되메움 지반과 터널 라이닝 사이의 상호작용(Interaction) 메카니즘을 적절히 반영하지 못하게 될 뿐만 아니라, 굴착 사면의 경사, 굴착폭 및 지표면의 경사 등에 의한 영향을 고려하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 복개 터널구조물의 합리적이고 경제적인 설계를 위한 기본연구로써, 좁은 되메움 공간에서의 토압경감과 콘크리트 라이닝과 성토체의 상호작용을 고려하기 위하여 지반공학적 모델링 기법을 이용한 수치해석을 실시하였다. 또한 복개 터널구조물의 역학적 거동 영향인자로써 굴착사면의 경사 및 콘크리트 라이닝과 굴착사면의 이격거리 등을 고려하였으며, 각 영향인자가 복개 터널구조물의 역학적 거동에 영향을 미치는 정도를 분석하였다. The structural analysis such as rigid frame analysis has been used for the design of cut and cover tunnel due to its simplicity and convenience. This analysis, however, could not account for the geometrical factors such as interface elements, slope of excavation plane, distance between lining and excavation plane, etc. To develop the analysis technique and design technology for the cut and cover tunnel, in this study, the numerical analyses considering not only geometrical but geotechnical factors are conducted. Especially, the effects on the mechanical behaviors of cut and cover tunnel due to the slope of excavation plane and the distance between lining and excavation plane are mainly focused in this study.

시멘트 모르타르계 록볼트 충전재의 염화물 확산계수 측정을 통한 록볼트 부식 예측

배규진,장수호,김동규,박해균,Bae, Gyu-Jin,Chang, Soo-Ho,Kim, Dong-Gyou,Park, Hae-Geun 한국터널지하공간학회 2006 한국터널지하공간학회논문집 Vol.8 No.3

본 연구에서는 시멘트 모르타르계 충전재에서 염화물의 확산에 의해 발생할 수 있는 록볼트의 부식 가능성을 예측하고자 하였다. 장기적인 내구성 측면에서 지하수에 포함된 황산염이나 염화물과 같은 화학적 성분들에 의해 록볼트 성능이 저하될 수 있으며, 특히 록볼트 강봉은 주로 염화물에 의해 부식된다. 이러한 록볼트의 부식은 강봉의 체적 팽창을 야기하여 결국 록볼트 충전재에 균열을 발생시키게 된다. 따라서 본 연구에서는 염화물에 의한 록볼트의 부식여부를 평가하고 록볼트의 장기 내구성을 예측하기 위한 척도로서, 시멘트 모르타르계 충전재의 염화물 확산계수를 이용하였다. 이때 염화물 확산계수를 측정하기 위하여 전기촉진시험법을 적용하였다.또한 실험실조건에서 록볼트의 인발내력을 보다 쉽게 측정하기 위하여 간단한 인발시험 시스템을 새롭게 제안하였다. 본 연구의 실험결과, 일반적인 콘크리트 재료에서보다 시멘트 모르타르계 충전재에서 염화물의 확산이 더욱 용이 한 것으로 나타났다. 즉, 록볼트가 완전 충전된 경우라 할지라도 부식을 발생시킬 수 있는 화학적 성분의 농도가 높은 경우, 화학적 성분의 확산에 의해서 단기간에 록볼트가 쉽게 부식될 수 있는 것으로 나타났다. This paper aims to predict the corrosion of a fully cement-grouted rockbolt induced by chloride diffusion in a cement mortar grout. From the viewpoint of the long-term durability, a rockbolt may be deteriorated by chemical components, such as sulphate and chloride, in groundwater. Especially, the steel rod of a rockbolt is corroded mainly by chloride. The rockbolt corrosion results in the volume expansion of a rod and then the cracking of a cement grout. In this study, the chloride diffusion coefficient of a cement mortar grout was used to evaluate the possibility of rockbolt corrosion by chloride, and to predict the long-term durability of a rockbolt. The electric acceleration test method was adopted to measure the chloride diffusion coefficient. In addition, a simple pullout testing system was newly proposed to measure the pullout capacity of a rockbolt more easily in a laboratory condition. From the experiments, it was showed that the chloride could diffuse in the cement grout more easily than in ordinary concrete materials. As a result, it was considered that a rockbolt might be easily corroded in a short term by the diffusion of chemical components with high concentration, although it was fully grouted.

복개 터널구조물에 작용하는 편토압 고려를 위한 수치해석적 연구

배규진,정형식,이규필,Bae, Gyu-Jin,Chung, Hyung-Sik,Lee, Gyu-Phil 한국터널지하공간학회 2003 터널기술 Vol.5 No.3

복개 터널구조물은 친환경적 건설을 위하여 성토체는 일정 구배를 갖는 경사시공을 하게되고, 이로 인하여 복개 터널구조물에는 편토압이 작용하게 된다. 현재 복개 터널구조물의 설계를 위하여 일반적으로 적용되고 있는 구조공학적 해석시 연직토압은 콘크리트 라이닝 상부 성토체를 상재하중으로 고려하여 산정하고, 좌 우측에 작용하는 횡방향 토압은 정지토압 분포를 적용하고 있다. 그러나 이러한 토압분포는 콘크리트 라이닝 좌 우측 측벽부 외측에서 성토체의 경사시공에 의한 편토압의 영향을 고려할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 성토사면에 의한 편토압을 고려한 합리적인 복개 터널구조물 해석 및 설계를 위한 기본연구로써, 지반공학적 모델링 기법을 이용하여 성토사면에 의한 편토압 고려 방안을 제안하였으며, 구조공학적 해석기법을 통하여 제안된 편토압 고려방안의 적용성을 검토하였다. For environment-friendly construction, cut-and-cover tunnels have been constructed, thereby leading to embankment slopes with a number of steps. The slopes cause eccentric load on concrete lining of the tunnel. Nevertheless, uniform vertical and horizontal earth pressures, which are determined by considering a self-weight of embankment and $K_0$, are routinely used in structural calculation. Distribution of the earth pressures applied to the lining will lead to a biased calculation far from the actual behavior of the lining. In this study, basic study, therefore, was performed to consider the eccentric load properly in design and analysis of a cut-and-cover tunnel. A method capable of considering the eccentric load in design was proposed and its applicability was numerically examined through a number of examples.

복개터널 라이닝 해석을 위한 모델링 기법에 관한 연구

배규진,이규필 사단법인 한국터널지하공간학회 2001 한국터널지하공간학회논문집 Vol.3 No.2

In this study, numerical analyses on cut-and-cover tunnel linin gs were performed using different modeling methodsoses were to find a relatively more reasonable modelingmethod and boundary conditions. The results of the study reveal ed problems associated with each modeling method andfactors influencing the behavior of cut-and-cover tunnel lining condition in a more rational way. It was indicated that, under the given conditions, displacements and member forcesoccurring on concrete lining could be different as much as 53% depending on the type of modeling method applied; andn of boundary conditions properly simulating actualfield conditions and verification of prediction based on instru mentation are essential for rational design and analysis.

복개터널 라이닝 해석을 위한 모델링 기법에 관한 연구

배규진,이규필,Bae, Gyu-Jin,Lee, Gyu-Pil 한국터널지하공간학회 2001 터널기술 Vol.3 No.2

본 연구에서는 복개터널 라이닝의 합리적인 모델링 방법 및 구속조건 등을 검토하기 위하여, 동일한 현장 조건에 대하여 현재 널리 적용되고 있는 구조공학적 모델링 방법과 지반공학적 모델링 방법을 이용하여 해석을 실시하였다. 해석결과로부터 각 모델링 방법의 문제점 및 복개터널 라이닝의 거동에 영향을 미치는 인자를 파악하였으며, 현장조건을 보다 합리적으로 모델링 할 수 있는 방안을 제시하였다. 해석결과 동일 조건하에서 모델링 방법에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 53%의 차이가 발생하며, 구속조건의 차이에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 32%의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 보다 합리적인 설계 및 해석을 위하여 현장조건에 맞는 구속조건 결정 및 현장계측 등을 통한 모델링 기법의 정확성 검증 등과 같은 다양한 연구가 수행되어져야 할 것으로 판단된다. In this study, numerical analyses on cut-and-cover tunnel linings were performed using different modeling methods based on both structural and geotechnical engineering. The purpose was to find a relatively more reasonable modeling method and boundary conditions. The results of the study revealed problems associated with each modeling method and factors influencing the behavior of cut-and-cover tunnel lining. A method was proposed allowing the simulation of field condition in a more rational way. It was indicated that, under the given conditions, displacements and member forces occurring on concrete lining could be different as much as 53% depending on the type of modeling method applied; and 32% depending on the boundary conditions employed. Determination of boundary conditions properly simulating actual field conditions and verification of prediction based on instrumentation are essential for rational design and analysis.

국내외 터널구조물의 변상에 관한 조사 및 분석

배규진,이성원,조만섭,이광호,Bae, Gyu-Jin,Lee, Sung-Won,Cho, Mahn-Sup,Lee, Kwang-Ho 한국터널지하공간학회 2001 터널기술 Vol.3 No.3

본 연구에서는 안전진단에 관한 기본적 정보를 제공하고 유사한 변상의 발생을 최소화하기 위한 목적으로 터널의 변상사례들에 대한 조사와 분석을 수행하였다. 국내외 터널의 44개 변상사례에 대하여 4개 항목 즉, 내용수명, 변상유형 및 원인, 지질상태 등에 관한 빈도 수를 분석하였다. 이와 더불어 국내 터널분야의 전문가들로부터 안전진단 평가에 관련하여 총 28개 항목에 대한 설문조사를 수행하였다. 본 연구의 결과는 터널의 변상항목 중에는 균열에 의한 변상이 42~58% 정도로 가장 높은 비율을 나타났다. 변상 원인으로는 시공불량에 의한 영향이 높은 비율을 나타내고 있으므로 시공품질의 확보가 중요한 요인으로 사료된다. 설문조사 결과로부터 경직된 평가기준의 완화를 지적하였다. 그리고 각 항목별 중요도를 제시함으로써 인공지능기법 등을 안전진단분야에 적용하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. In this study, we carried out investigation and analysis on damages in tunnels on order to provide the basic information for the safety assessment of tunnels and to minimize the potential damage of the same kind as investigated. The frequencies of occurrence in terms of 4 items, i.e., service life interval, type of the damage, cause of the damage, and geological condition, were examined and summarized based on 44 foreign and domestic cases of tunnel damages. Also, we carried out a survey research of which the content included 28 questions on the tunnel safety assessment. The answers collected from domestic experts in tunneling suggested that the most probable cause of the tunnel damages was cracking in tunnels at 42~58%. They also suggested that the poor constrution work strongly caused the damages. Therefore, to ensure tunnel safety, high quality of constrution should be maintained as examined. The types of damage and their extent of influence on the overall tunnel safety are of practical importance to be used in the artficial intelligent system for tunnel safety assessment.