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터널 굴진면 수평변위를 이용한 굴진면 전방의 단층대 예측
송규진 ( Gyu Jin Song ),윤현석 ( Hyun Seok Yun ),서용석 ( Yong Seok Seo ) 대한지질공학회 2016 지질공학 Vol.26 No.2
터널 굴진면에서 측정된 수평 변위를 이용하여 터널 굴진면 전방에서의 단층대 예측을 검토하기 위하여 총 28개 단층모델을 대상으로 3차원 유한요소해석을 실시하였다. 그리고 터널 굴착에 의해 발생하는 수평변위를 x-MR (moving range) 관리도 기 법을 이용하여 정량적으로 분석하여 굴진면 전방에 분포하는 단층의 존재를 예측하였다. 단층대는 단층점토 및 단층각력, 단층 손상대로 구분하여 모델링하였으며, 단층핵의 폭은 1 m (단층점토 0.5 m, 단층각력 0.5 m), 단층 손상대의 폭은 2 m로 설정하였 다. 분석 결과, 굴진면으로부터 약 2~26 m 전방에서 단층의 예측이 가능하였고, 5개의 측정지점에서 대부분 경사 45o인 경우 예측이 가장 빠른 것으로 나타났다. 또한 굴진방향과 단층면 사이의 각도가 작을수록 예측 가능시점이 빠른 것으로 분석되었다. We conducted three-dimensional finite element analysis to predict the presence of upcoming fault zones during tunneling. The analysis considered longitudinal displacements measured at tunnel face, and used 28 numerical models with various fault attitudes. The x-MR (moving range) control chart was used to analyze quantitatively the effects of faults distributed ahead of the tunnel face, given the occurrence of a longitudinal displacement. The numerical models with fault were classified as fault gouge, fault breccia, and fault damage zones. The width of fault cores was set to 1 m (fault gouge 0.5 m and fault breccia 0.5 m) and the width of fault damage zones was set to 2 m. The results, suggest that fault centers could be predicted at 2~26 m ahead of the tunnel face and that faults could be predicted earliest in the 45o dip model. In addition, faults could be predicted earliest when the angle between the direction of tunnel advance and the strike of the fault was smallest.
논문 : 시추 및 물리탐사를 이용한 석회암 공동의 분포 규모 분석
송규진 ( Gyu Jin Song ),윤현석 ( Hyun Seok Yun ),장일호 ( Il Ho Jang ),최용석 ( Yong Seok Choi ),서용석 ( Yong Seok Seo ) 대한지질공학회 2015 지질공학 Vol.25 No.2
본 연구에서는 석회암 공동이 분포하는 지역에서 발생한 지반침하 현상의 원인을 파악하고 공동의 분포 위치 및 규모를 분석하기 위하여 지표지질조사, 시추조사, 전기비저항, 토모그래피 탐사 등을 실시하였다. 지표지질조사 및 시추조사 결과에 의하면 연구지역에서 석회암은 방해석의 함량에 따라 고함유대와 저함유대가 교호하며 분포한다. 시추조사 결과를 중심으로 전기비저항 및 탄성파 토모그래피 탐사 결과와 비교분석한 결과에 의하면 대부분의 공동은 지반침하가 발생한 지점을 중심으로 심도 7~14 m의 토사층과 암반의 경계부 주변에 집중되어 분포하고 있다. 또한 공동의 규모는 558~835 ㎥로 소규모이며, 침하의 형태는 사질토 지반에서 흔히 발생하는 Suffosion sinkhole에 속한다. Geological mapping, borehole drilling, electrical resistivity, and seismic tomography surveys were conducted in order to map underground cavities and better understand the mechanisms driving subsidence in a limestone region in Korea. Limestone outcrops in the study area generally alternate between calcite-rich and calcite-poor rock. The results reveal that in areas experiencing subsidence, cavities occur mainly around soil-rock boundaries at depths of 7~14 m. These results are based on comparative analyses of electrical resistivity, seismic tomography, and borehole logging data. The volumes of the cavities are relatively small in a range of 558~835 m3 and they have a shape typical of suffosion sinkholes, which are typically found where sandy soils overlie bedrock cavities.
터널 시공 중 이상 거동 예측을 위한 계측 변위의 x-MR 관리도 활용
윤현석,송규진,신영완,김창용,추석연,서용석,Yun, Hyun-Seok,Song, Gyu-Jin,Shin, Young-Wan,Kim, Chang-Yong,Choo, Seok-Yeon,Seo, Yong-Seok 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.5
터널 시공 중 측정된 계측 데이터는 굴진면 전방에 분포하는 지반과 터널 거동을 예측하는데 있어 중요한 요소이다. 그러나 현장에서 측정된 계측 데이터의 변동성을 객관적으로 분석할 수 있는 관리 기준이 명확하게 설정되어 있지 않다. 본 연구에서는 응용 통계 관리기법의 일종인 x-MR 관리도기법을 이용하여 시공 중 붕괴 또는 구조물 균열 등을 발생시키는 현장의 계측 데이터를 분석하고 분석기법의 적용성을 검토하였다. x-MR 관리도를 통해 관리 한계선을 설정하여 분석한 결과, 붕괴 발생 전 약 5~13m 이전에 이상 거동에 대한 예측이 가능하였으며, 시간에 따른 변위의 분석 결과, 최소 1일 전에 예측이 가능하였다. 또한, x-MR 관리도 작성시 이동 범위(k)는 5~10으로 설정하는 것이 이상 거동 예측에 적절한 것으로 판단된다. The displacement data monitored during tunnel construction play a crucial role in predicting the behaviour of ground around and ahead of excavation face. However, the management criteria for monitoring data are not well established especially for the reliable analysis on varying aspect of displacement data along with chainage. In this study, we evaluated the applicability of x-MR control chart method, which is kind of applied statistical management method, for the analysis of displacement monitoring data in terms of prediction of possible collapse or induced cracks. As a result, a possible abnormal behaviour could be predicted beforehand at 5 ~ 13 m ahead or on at least one day before it occurred by using x-MR control chart method. In addition, it is noted that the moving range for the x-MR control chart should be set to 5~10 for this purpose.
위험지반 터널 굴진면의 실시간 변위 감시를 위한 계측시스템 개발
윤현석,송규진,김영배,김창용,서용석,Yun, Hyun-Seok,Song, Gyu-Jin,Kim, Yeong-Bae,Kim, Chang-Yong,Seo, Yong-Seok 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.4
본 연구에서는 터널 시공 중 굴진면에서의 붕괴 위험을 판단하여 작업자의 안전을 확보할 수 있는 굴진면 안전감시시스템을 개발하였다. 이 시스템은 실시간으로 측정되는 굴진면 변위를 x-MR 관리도기법으로 실시간 분석함으로써 굴진면의 이상 거동을 감시할 수 있다. 또한 관리 기준을 초과하는 측정치의 개수와 이동 범위 k를 비교하여 굴진면의 이상 거동과 작업 과정에서 발생하는 오류를 구분할 수 있도록 오경보 판단 알고리듬을 개발하였다. 본 연구결과는 위험지반 구간에서의 굴진면의 실시간 거동 감시에 적용되어 작업자의 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다. In the present study, a face safety monitoring system was developed that will enable judging collapse risks on faces during tunnel construction to secure workers' safety. This system enables detecting abnormal behaviors of faces by analyzing the displacement of faces measured in real time using the x-MR control chart technique. In addition, an algorithm to judge false alarms was developed so that abnormal behaviors of faces and errors occurring in the process of work can be distinguished from each other by comparing the number of measured values exceeding the management criteria and moving range k. The results of the present study are applicable to real-time monitoring of behavior on the face in dangerous ground sections to minimize damage to workers.
논문 : 수치해석을 이용한 단층핵 내 각력의 배열 형태 및 함량에 따른 탄성계수의 비교,분석
윤현석 ( Hyun Seok Yun ),송규진 ( Gyu Jin Song ),문성우 ( Seong Woo Moon ),김창용 ( Chang Yong Kim ),서용석 ( Yong Seok Seo ) 대한지질공학회 2015 지질공학 Vol.25 No.3
단층핵 내에는 지각의 마찰에 기인한 암석의 파쇄 및 풍화 변질 작용 등으로 단층각력이 분포하며, 이러한 각력은 단층 운동 시 지각의 이동방향에 따라 일정한 방향으로 배열하게 된다. 본 연구에서는 단층핵 내에 분포하는 각력의 배열 형태 및 함량이 역학적 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 수치해석을 통해 탄성계수를 산정하였다. 해석모델은 단층핵 내에서 각력이 선택 배향하는 모델과 무작위 분포하는 모델로 구분되며, 각력의 종류는 화강암과 셰일, 그리고 각력 함량은 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%로 구분된다. 해석결과에 의하면 변형률의 차이는 0.1~1.1% 범위 내, 그리고 탄성계수는 0.02~0.4 MPa 범위 내에 분포하여 각력의 배열에 따른 탄성계수의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. Fault breccia, produced by fracturing and comminution of host rock during fault activity, is a common component within fault cores. Fault breccia may display a preferred orientationin accordance with the sense of motion on the fault. Here we use a numerical analysis technique to study the effects of the distribution and content of breccia in fault core on the elastic moduli. The analytical models are grouped into those in which breccias display a preferred orientation within fault core and those in which breccias are randomly oriented. The breccia compositions considered here are granite and shale, and the breccia contents are 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt%. Our results show that for all the cases considered, differences in the deformation moduli fall within the range 0.1%~1.1% and differences in the elastic moduli fall within the range 0.02~0.4 MPa. Thus, the distribution and content of fault breccia have almost no effect on the elastic moduli.