비개착 일체형 파이프루프 지보효과의 실험적 분석

심영종,진규남,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.5

최근 비개착공법으로 지하차도 시공시 파이프루프를 형성하기 위해 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 보강하거나 강관과 강관사이를 일체화시켜 시공에 대한 안정성을 보다 증대시키고 있다. 이렇게 일체화된 파이프루프는 지하차도에 작용하는 응력을 감소시킬 것으로 예상이 된다. 이에 본 논문에서는 일체형 파이프루프의 지보효과와 주변의 응력거동을 확인하기 위해 사각형 지하차도 단면과 아치형 지하차도 단면에 대한 축소 실내모형실험을 수행하였다. 실내실험 결과 지하차도에 작용하는 응력과 변형률은 일체형 파이프루프에 의해 감소되는 것으로 나타났으며 파이프루프의 강성이 증대할수록 감소하는 것으로 나타났다. 더 나아가 지하차도 단면설계를 경제적으로 설계할 수 있을 것으로 기대가 된다. In recent, in case that the underpass is constructed by trenchless method, its stability increases by reinforcing steel pipe with re-bar and mortar after propulsion into the ground to form pipe-roof. Therefore, it can be predicted that the integrated pipe-roof decreases the stress acting on the underpass by sharing load. In this study, to analyze the effect of integrated pipe-roof and behavior of stress around underpass, experimental tests for the rectangular and arch cross section of the underpass are performed using soil chamber. As a result, stress and strain acting on the underpass decrease due to sharing load by integrated pipe-roof. This phenomenon is more pronounced by increasing the stiffness of pipe-roof. Furthermore it can be expected that cross-section of underpass can be economically designed.

VE/LCC 분석을 통한 공동구 수용시설물의 최적 대안 결정 기법

심영종,진규남,오원준,조중연,Sim, oung-Jong,Jin, Kyu-Nam,Oh, Won-Joon,Cho, Choong-Yeun 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.2

기존의 공동구에 관한 연구에서는 공동구 내부의 수용시설물들의 최적설계 및 타당성 분석 보다는 공동구 설치와 관련된 전반적인 사항에 대하여 검토 하였다. 공동구 도입과 관련된 기본계획 단계에서의 관련 지표 및 자료 등의 부족으로 수용시설물을 결정하기가 어려운 한계점을 해결하고자, 본 논문에서는 공동구 내 수용시설물의 최적 대안 결정을 위하여 VE/LCC 분석 방법을 제시하였다. 개별 수용시설물의 항목에 대한 분석 및 LCC 비용에 대한 가치지수를 종별 대안에 적용하여 검토 하였으며, 각 종별 우선순위를 분석하였다. 또한, 국내 공동구와 각 종별 시설물의 분석된 결과를 비교하였으며, 본 연구의 결과는 공동구의 도입 시에 최초 설계자를 포함한 사용자들이 수용시설물을 결정하는 과정에서 소요되는 시간을 단축하고 편의성을 높이는데 도움이 될 것으로 판단된다. The study on the existing multi-utility tunnel has examined the general aspects related to the installation of multi-utility tunnel rather than the optimal design and feasibility analysis of accommodation facility in multi-utility tunnel. In the basic planning stage related to the introduction of multi-utility tunnel, it is difficult to determine accommodation facility due to lack of relevant indicators and data. In this paper, VE/LCC analysis method is suggested for the optimal alternative decision of accommodation facilities in multi-utility tunnel. The analysis of the items of individual accommodation facility and the value index for LCC costs were applied to the kind alternatives, and the priorities of each kind were analyzed. In addition, the domestic multi-utility tunnel and analysis result are compared. The result of this study will be helpful to shorten the time and convenience of the user in the process of determining accommodation facility including the first designers when introducing multi-utility tunnel.

보강토 일체형 교대

심영종,홍은수 한국지반환경공학회 2016 지반환경 Vol.17 No.2

도심지 공동구 최적 설계를 위한 평가 모델 개발

심영종,진규남,오원준,조중연,Sim, Young-Jong,Jin, Kyu-Nam,Oh, Won-Joon,Cho, Choong-Yeun 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3

현재 도시형태나 규모, 주변 도로기능이나 공동구 건설형식에 따른 타당성 및 경제성 평가 방법, 공동구내 수용시설물의 최적 배치 등을 고려한 공동구 설계 평가모델은 개발되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 도심지 공동구 도입결정과 도입 결정 이후 적용할 수 있는 공동구 최적 설계를 위한 평가모델을 개발하였다. 이를 위해 본 논문에서는 여러 개의 의사결정 방법 중 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 직선의 방식이 아닌 순환의 방식이 적용 가능한 데밍사이클(Deming cycle)을 선정하였다. 공동구 도입과 설계시 다양한 인자의 반영을 위하여 11개의 상위지표를 설정하여 보다 구체적인 접근을 유도하였다. 또한 Plan-Do-Check-Action(PDCA)의 순환 방식을 기반으로 1차 구상단계, 2차 최적화 단계를 통한 공동구 도입과 설계를 보다 효율적으로 구현할 수 있도록 하였으며, 이를 위한 최적화 평가 프로그램을 개발하였다. In current, there has not been the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel by considering urban type and size, the function of surrounding road and feasibility analyses with respect to construction method, and arrangement of accommodation facilities inside multi-utility tunnel. Thus, in this study, we developed the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel before and after the decision of the multi-utility tunnel installation. In this paper, we have selected the Deming cycle which is used in various fields among several decision methods for optimizing the design. For the purpose of reflecting the various factors in the design of the multi-utility tunnel, 11 higher indicators were set up to lead to more detailed approaches. In addition, based on the "Plan-Do-Check-Action (PDCA)" circulation method, we can realize the installation of the multi-utility tunnel and design more efficiently through the first phase for conception and the second phase for optimization, and develop the program for the evaluation model accordingly.

비산먼지 억제를 위한 EICP의 활용

심영종,윤태섭,송준영 한국지반환경공학회 2021 지반환경 Vol.22 No.1

UPRS 공법과 프론트잭킹 공법의 파이프루프 주변 현장토압 계측결과 비교

심영종,진규남,송기일,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam,Song, Ki-Il 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.5

본 연구의 목적은 비개착공으로 시공되고 있는 지하차도를 대상으로 지하차도 상부 및 측벽에 작용하는 토압을 계측하여 압입된 강관에 의한 지보효과 확인을 목적으로 하고 있다. 근래의 비개착공법은 파이프루프를 형성하기 위한 강관을 압입한 후 강관과 강관사이를 철근으로 보강하고 모르타르를 타설하는 방식으로 침하에 대한 안정성을 보다 확보하기 위한 노력을 기울이고 있다. 이에 최근 적용되고 있는 UPRS(Upgraded Pipe Roof Structure)공법과 프론트잭킹(Front-Jacking)을 중심으로 강관 압입 후 강관에 의한 토압감소효과를 확인하기 위하여 지하차도 주변의 토압을 계측하였다. 그 결과 UPRS공법의 경우 지하차도에 토압이 상당부분 감소하여 강관보강에 의한 지보강성 효과가 발휘되는 것으로 분석되었다. 프론트잭킹 공법의 경우 지하차도 구조물이 외부에서 제작되어 압입되는 형식으로 강관을 보강시킬 필요가 없기 때문에 강관보강에 의한 토압감소효과는 예측한대로 발휘되지 않는 것으로 분석되었다. This study is to confirm the effect of pre-installed pipe-roof by measuring earth pressure acting on the underpass. In recently developed trenchless methods pre-inserted steel pipes before ground excavation to form pipe-roof are connected each other with re-bars and filled with mortar. In this study, focusing on the Upgraded Pipe Roof Structure method (UPRS) and Front-Jacking, earth pressure around pipe-roof is measured after insertion of steel pipe to ensure the effect of earth pressure reduction. In case of the UPRS earth pressure is considerably reduced because of the reinforced effect of pipe-roof. In case of the Front-Jacking in which the whole underpass structure is pushed into the ground, earth pressure is not reduced as expected, because the pre-installed pipes are not needed to be reinforced.

Study on the Fracture Deformation Characteristics in Rock by Hydraulic Fracturing

심영종,김홍택,Leonid N. Germanovich 한국지반환경공학회 2006 한국지반환경공학회논문집 Vol.7 No.2

Hydraulic fracturing is an important and abundant process in both industrial applications and natural environments. The formation of hydraulic fractures includes nucleation, growth, and termination in numerous rock types and stress regimes, at scales ranging from microns to many kilometers. As a result, fracture segmentation, commonly observed at all scales and in all geo-materials, contributes to this complexity in many ways. In particular, the mechanical interaction of fracture segments strongly affect almost all hydraulic fracturing processes. In this paper, the segmented fracture opening deformation in rock by hydraulic fracturing is quantified using boundary collocation method and is compared with non-interacting single fracture. 수압파쇄(hydraulic fracturing)는 자연환경에서 흔히 일어나는 현상이며 산업현장에서도 많이 응용되는 방법 중의 하나이다. 수압파쇄는 다양한 암반과 응력 상태에서 균열이 생성되어 전파하며 지극히 작은 축척에서부터 수 킬로미터에 이르는 대규모 축척까지 다양한 형태로 나타난다. 그 결과 균열은 복잡한 형태의 기하를 나타내며 그 거동 또한 복잡한 양상을 띠게 된다. 특히 다중으로 분할된 형태의 균열은 흔히 모든 축척과 지반재료에서 나타나며 이러한 복잡한 거동의 한 부분을 차지한다. 특히 이러한 균열간의 기계적 상호작용은 거의 모든 수압파쇄 과정에 영향을 끼친다. 따라서 이 논문에서는 수압파쇄에 의해 암반에서 생성되는 균열의 변형을 경계병치법을 사용하여 정량화하였으며 기계적 상호작용을 고려치 않은 단균열의 경우와 비교하였다.

수압파쇄균열의 점근적 해석과 경계병치법의 적용성

심영종,김홍택 한국지반공학회 2005 한국지반공학회논문집 Vol.21 No.6

The occurrence of multi-segmented hydraulic fractures that show different behavior from the single fracture is common phenomenon. However, it is not easy to evaluate the behavior of multiple fractures computed by most numerical techniques because of complicated process computation. This study presents how to efficiently calculate the displacement of the multi-segmented hydraulic fractures using the boundary collocation method (BCM). First of all, asymptotic solutions are obtained for the closely spaced overlapping fractures and are compared with those by the BCM where the number of collocation points is varied. As a result, the BCM provides an excellent agreement with the asymptotic solutions even when the number of collocation points is reduced ten times as many as that of conventional implementations. Accordingly, the numerical simulation of more realistic and, hence, more complex fracture geometries by the BCM would be valid with such a significant reduction of the number of collocation points.

일체형 강관 파이프루프 시공에 따른 주변 지반의 토압 분포 특성 분석

심영종,진규남,송기일,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam,Song, Ki-Il 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.5

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다. In recent, various types of steel pipe-roof methods, which is reinforced by mortar after propulsion of steel pipe into the ground, have been used for the construction of trenchless underpass. Integrated steel pipe-roof has flexural stiffness and can resist against overburden load and reduce the stress acting on the concrete underpass structures. Due to arching effect, vertical and horizontal stress distribution around the steel pipe-roof is changing. In this study, therefore, the characteristic of stress distribution around the underpass induced by the construction of integrated steel pipe-roof is investigated by using numerical method. To examine the soil-structure interaction, interface element is introduced. Results show that vertical stress acting on the concrete structure placing inside the steel pipe-roof is significantly reduced due to arching effect and flexural stiffness of integrated steel pipe-roof. Design load can be reduced and effective design of underpass will be available if the earth pressure reduction due to arching effect is considered in the design stage.

방사균열 모델을 적용한 암반 발파에 의한 손상 영역 예측

심영종,조계춘,김홍택 한국지반공학회 2006 한국지반공학회논문집 Vol.22 No.11

It is very important to predict the damage zone of a rock mass induced by blasting for the excavation of an underground cavity such as a tunnel, as the damage zones incur mechanical and hydraulic instability of the rock mass potentially. Complicated blasting processes that can hinder the proper characterization of the damage zone can be effectively represented by two loading mechanisms. The first mechanism is the dynamic impulsive load-generating stress waves that radiate outwards immediately after detonation. This load creates a crushed annulus along with cracks around the blasthole. The second is the gas pressure that remains for an extended time after detonation. As the gas pressure reopens some arrested cracks and extends these, it contributes to the final structure of the damage zone induced by the blasting. This paper presents a simple method to evaluate the damage zone induced by gas pressure during rock blasting. The damage zone is characterized by analyzing crack propagations from the blasthole. To do this, a model of a blasthole with a number of radial cracks that are equal in length in a homogeneous infinite elastic plane is considered. In this model, crack propagation is simulated through the use of only two conditions: a crack propagation criterion and the mass conservation of the gas. The results show that the stress intensity factor of a crack decreases as the crack propagates from the blasthole, which determines the crack length. In addition, it was found that the blasthole pressure continues to decrease during crack propagation.