국내 터널설계 기술력 향상을 위한 신기술 연구, I : (A Study on The Improvements of Tunnel Design Technologies in Korea, I)

국문 초록 (Abstract)

국내 터널 실계의 기술력을 보다 더 향상시키기 위해 지금까지 각종 설계심의에서 자주 지적되어 온 설계 항목들 중에서 우선적으로 해결해야 할 핵심 설계기술들에 대한 집중적인 연구를 통하여 터널 설계를 보다 합리적으로 하기 위한 설계 가이드를 제시하였다. 먼저, 지반조건과 굴착공법에 따른 적정 지반조사 항목 및 조사방법 등에 대한 기준정립과 실내 및 현장시험 결과로부터 적정입력치의 결정 등의 지반조사 가이드를 제시하였다. 다음으로 현장조건에 적합한 터널해석을 수행하기 위하여 각 요소기술들을 종합적으로 검토하였는데, 지반의 초기응력상태(측압계수)의 설정과 단계별 굴착시 암반 및 지보재에 작용하는 압력(하중 분담율)을 결정하는 문제를 중점적으로 연구하여 합리적인 터널해석을 위한 가이드를 제시하였다. 그리고 배수터널 및 비배수터널의 라이닝 설계를 위한 적정 작용하중의 선정 및 라이닝 설계 두께, 허용 누수량 등을 체계적으로 조사, 분석하여 국내 현장 여건에 적합한 라이닝 설계 방안을 제시하였다. 끝으로 경제적이고 합리적인 터널건설을 위해 국내 적용 가능한 최신 신기술을 체계적으로 조사하여 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 1.1 연구 배경 및 목적
• 1.2 연구 내용 및 범위
• 2. 국내외 터널설계 실태조사
• 2.1 국외의 터널설계 방법
• 2.1.1 연약지반에서의 터널설계
• 2.1.2 중경암에서의 터널설계
• 2.2 국내의 터널설계 방법
• 2.2.1 지반조사
• 2.2.2 터널의 수치해석
• 2.2.3 콘크리트 라이닝 구조해석
• 2.3 국제터널협회(ITA)의 터널설계 가이드
• 2.4 검토 및 결과
• 2.4.1 국외의 터널설계 방법 검토 결과
• 2.4.2 국내의 터널설계 방법 검토 결과
• 3. 국내 터널설계의 문제점 분석
• 3.1 지반조사 및 시험
• 3.2 터널의 해석
• 3.3 터널의 설계
• 3.4 검토 및 결과
• 4. 터널 설계용 지반조사, 시험법의 정립 및 개선 방안
• 4.1 지반조사 가이드
• 4.1.1 지반조사 일반
• 4.1.2 지반 분류 방법
• 4.1.3 터널시공중의 지반조사 가이드
• 4.2 현장 지반조건과 터널 굴착공법을 고려한 시험항목 선정
• 4.2.1 지반조건에 따른 지질조사 방법
• 4.2.2 각종 터널공법에 따른 지반조사 방법
• 4.3 실내시험 및 현장시험 결과로부터 지반 물성치 결정 방법
• 4.3.1 흙의 강도 시험
• 4.3.2 암석의 강도 시험
• 4.3.3 현장시험을 통한 변형계수 산정방법
• 4.4 지반조사 결과의 보고서 작성방법
• 4.4.1 자료의 정리
• 4.4.2 최종 주상도 작성
• 4.5 검토 및 결과
• 5. 합리적인 터널해석을 위한 요소기술 연구
• 5.1 기존 터널 해석상의 문제점 분석
• 5.1.1 초기응력(측압계수)의 문제점
• 5.1.2 하증분담율의 적용 문제점
• 5.1.3 전산해석법의 고찰
• 5.1.4 터널해석 사례 자료
• 5.2 터널 해석단면 및 해석영역 선정
• 5.2.1 터널 해석단면 선정
• 5.2.2 터널특성에 따른 해석영역 선정
• 5.2.3 분석 결과
• 5.3 측압계수의 범위 설정
• 5.3.1 이론적 배경
• 5.3.2 지반의 역사에 대한 영향
• 5.3.3 지형굴곡의 영향
• 5.3.4 이방성(Anisotropy)의 영향
• 5.3.5 그 외 측압계수에 영향을 주는 요인
• 5.3.6 국내,외 계측자료 정리
• 5.3.7 분석 결과
• 5.4. 하중분담율
• 5.4.1 이론적 고찰
• 5.4.2 수치해석적 검토
• 5.4.3 분석 결과
• 5.5 검토 및 결과
• 6. 터널 라이닝 설계법
• 6.1 콘크리트 라이닝의 설계
• 6.1.1 허용응력법
• 6.1.2 강도설계법
• 6.1.3 각 설계법의 비교
• 6.2 국내,외 각 기관의 라이닝 설계 기준
• 6.2.1 콘크리트 라이닝의 설계하중 및 조합
• 6.2.2 콘크리트의 설계기준 강도 및 라이닝의 두께
• 6.2.3 콘크리트 라이닝 두께의 시공 오차
• 6.2.4 콘크리트 라이닝의 두께 조사
• 6.2.5 콘크리트 라이닝의 시공시 주의사항
• 6.2.6 콘크리트 라이닝의 균열양상과 그 원인
• 6.2.7 터널의 내진 설계 필요성
• 6.3 지하수의 유입과 처리 개념
• 6.3.1 암반내 지하수의 형성
• 6.3.2 터널주변 지하수의 형태
• 6.3.3 콘크리트 라이닝의 작용수압
• 6.3.4 터널 주변의 지수 그라우팅
• 6.3.5 허용 누수량(Permissible Leakage Water Rate)에 관한 검토
• 6.4 배수형 터널
• 6.4.1 배수형 터널의 개념
• 6.4.2 배수형 터널의 수압을 고려한 콘크리트 라이닝 설계
• 6.5 비배수형 터널
• 6.5.1 비배수형 터널의 개념
• 6.5.2 비배수형 터널의 정수압을 고려한 콘크리트 라이닝 설계
• 6.6 국내,외 해저 및 하저터널의 설계
• 6.6.1 해저 및 하저터널의 설계 개념
• 6.6.2 국내,외 해저 및 하저터널의 설계와 시공
• 6.7 검토 및 결과
• 7. 터널 신기술 조사 연구
• 7.1 지반조사 및 실험
• 7.1.1 RMR과 Q사이의 새로운 상관관계식
• 7.1.2 지오토모그라피 탐사기법
• 7.1.3 시추공 카메라 TV 검층법
• 7.2 터널해석 및 설계
• 7.2.1 인공신경망을 이용한 전문가 시스템
• 7.3 지반굴착
• 7.3.1 무진동 유압 암반 절개법(HRS)
• 7.3.2 Pretunnel Method
• 7.4 신재료 및 지보재
• 7.4.1 격자지보(Lattice Girder)
• 7.4.2 강섬유보강 숏크리트(Steel Fiber Reinforced Shotcrete)
• 7.4.3 프리캐스트 콘크리트 라이닝 공법
• 7.4.4 자천공식 Rock Bolt
• 7.5 지반보강 및 보조공법
• 7.5.1 직천공식 강관 보강형 다단그라우팅 공법
• 7.5.2 AB Forepiling 공법
• 7.6 일본의 최근 터널 신기술 개발 현황 조사
• 7.6.1 조사개요
• 7.6.2 산악터널의 기술개발 현황과 기술수준
• 8. 결론
• 참고문헌