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요약문

표목차

그림목차

칼라

목차

제1편 총론 23

제2편 터널의 시공중 계측 기술 개발 (1차년도 : 국내 계측 현황 조사 연구 위주) 29

제1장 개요 33

제2장 시공중 계측일반 34

제1절 계측의 목적 34

제2절 계측항목 및 계측기 종류 35

1. 계측항목 38

2. 계측 항목 선정기준 41

3. 계측기 종류 46

4. 계측기기 선정 47

제3절 계측위치 선정 48

제4절 측정단면과 측정빈도 49

1. 막장관찰 50

2. 지표 및 지중침하 50

3. 내공변위 및 천단침하 52

4. 지중변위, 록볼트 축력, 콘크리트 및 복공응력 53

제5절 관리방법 (1) 53

제3장 현장계측 현황 57

제1절 계측계획 57

제2절 갱내관찰조사 58

제3절 변위계측 62

1. 내공변위 및 천단침하 계측 63

2. 지표 침하 계측[원문불량;p.48] 68

3. 지중침하 및 지중변위 계측[원문불량;p.50] 71

제4절 응력계측 72

1. 록볼트 축력 73

2. 숏크리트 응력 74

제5절 계측관리[원문불량;p.55] 75

제4장 결론 78

참고문헌 80

부록 : 현장조사표 81

제3편 터널의 영구용 계측 기술 개발 (1차년도 : 국내 영구계측 현황 조사 연구 위주) 87

제1장 서론 91

제1절 연구배경 91

제2절 연구내용 및 방법 92

1. 연구내용 92

2. 추진방법 93

제2장 계측일반 94

제1절 시공중 계측 94

제2절 영구／유지관리 계측 95

1. 개요 95

2. 계측 계획 97

3. 영구 계측 시스템의 운영 100

제3장 터널 구조물 영구 계측 적용현황 101

제1절 영구 계측 목적 101

제2절 터널 주변 지반 및 라이닝의 노화 원인 102

제3절 영구 계측용 장비 및 자동화 계측 시스템 105

1. Photoprofile Wagon을 이용한 터널 단면의 측량 105

2. 원격 모니터링(자동화 계측) 106

제4절 국내·외 터널 영구 계측 적용 현황 조사 및 분석 109

1. 국내 지하철 터널 109

2. 일본 세이칸 터널 137

3. 프랑스 파리 지하철 터널 141

제4장 터널 영구 계측 요소 기술 146

제1절 계측용 기기 및 장비 146

1. 광섬유 센서 146

2. 3차원 변위 계측 시스템 154

3. Tunnel Scanner 시스템[원문불량;p.145] 160

제2절 신호처리 기술 170

1. 신호 수집 170

2. 신호 변환 171

제3절 정보처리 및 계측 자동화 기술 171

1. 정보처리 기술 171

2. 자동 계측 기술 172

제5장 고속철도 터널의 영구 계측 176

제1절 영구 계측 계획 수립시 고려사항 176

1. 산악 터널 176

2. 도심 터널 177

제2절 고속철도 터널 영구 계측 시스템 179

1. 개요 179

2. 자동화 영구 계측 시스템의 설계 179

제6장 결론 185

참고문헌 187

제4편 터널의 정보화 시공 기술 개발 (1차년도 : 계측 DB 중심) 191

제1장 서론 195

제2장 GIS(Geographic Information System) 197

제1절 GIS의 정의 198

제2절 GIS의 이용 분야 199

1. 환경 정보 시스템(Environment Information System : EIS) 200

2. 지하 정보 시스템(UnderGround Information System : UGIS) 200

3. 재해 정보 시스템(Disaster Information System : DIS) 200

4. 해양 정보 시스템(Marine Information System : MIS) 200

5. 교통 정보 시스템(Transportation Information System : TIS) 201

제3장 지도 및 데이터 모델 201

제1절 지도의 축척과 레이어 201

1. 축척 201

2. 레이어(Layer) 202

3. 국내의 수치지도 제작현황 203

제2절 지도 데이터의 입력 204

1. 디지타이저를 이용한 입력 방법 205

2. 스캐너를 이용한 입력 방법 205

3. 기타 입력 방법 206

제3절 데이터 모델 207

제4절 데이터 구조 208

제5절 데이터 형식 210

제4장 TIS(Tunnel Information System) 213

제1절 도입목적 214

제2절 구축단계 215

제3절 개발툴 216

제4절 DB 설계 및 구축 216

1. 레이어의 설계 216

2. 테이블 설계 217

제5절 TIS의 실행 218

제6절 TIS의 기능 228

제7절 기대효과 229

제5장 터널 거동 분석 방법 230

제1절 개요 230

제2절 계측 자료 분석에 필요한 인자들 231

제3절 굴착에 따른 터널의 일반적 변위 거동 233

제4절 터널의 변위 분석 방법 234

1. 탄성해석법 235

2. 수치해석법 236

3. 계측 자료를 이용한 해석법 236

제6장 고속전철 터널의 내공변위 분석(사례 연구) 241

제1절 개요 241

제2절 계측 자료 분석 과정 241

제3절 자료의 추출 및 입력 244

제4절 계측 자료의 그래프 분석 244

제5절 특성값 추출 246

제6절 계측 분석 결과 251

1. 고속전철 터널의 굴진 속도 251

2. 상부 반단면 굴착과 터널의 안정 254

3. 하부 반단면 굴착과 터널의 거동 255

4. 미측정된 초기 변위 예측[원문불량;p.236] 256

5. 상／하부 반단면 굴착이 완료된 후의 최종 결과 259

제7장 결론 260

부록 : 계측 자료 분석 결과 및 수치해석 결과 264

제5편 터널의 신암반분류 기술의 개발 (1차년도 : 암반 물성 DB화 중심) 293

제1장 개요 297

제2장 국내 암반 특성 자료의 DB화 299

제1절 서론 299

제2절 데이터베이스 시스템 개발의 필요성 300

제3절 데이터베이스 시스템 302

1. 정보 자료의 전산화 302

2. 데이터베이스의 정의와 특성 304

3. 데이터베이스 관리 시스템(Database Management System, DBMS) 306

4. 데이터베이스의 설계 과정 308

제4절 암반 정보 관리 시스템 (Rockmass Information Management System, RIMS) 310

1. 시스템 개요 310

2. 시스템 개발 환경 312

3. 데이터의 구성 314

4. 시스템 구축 과정 317

5. 시스템 구성 318

제5절 암반 정보 관리 시스템의 적용 323

1. Datasheet의 작성 323

2. 자료의 입력 및 수정 323

3. 자료 분석 329

4. 보고서 출력 332

제6절 결론 334

제3장 암반평가 Expert 시스템 335

제1절 서론 335

제2절 암반평가 Expert 시스템의 개발 개념 337

제3절 암반분류 341

1. 신선암의 분류 342

가. Deere와 Miller의 분류 342

나. 국제암반역학회(ISRM)의 분류 343

2. 현지 암반의 공학적 분류 344

가. Terzaghi의 암반 하중분류법 345

나. 암질지수(R.Q.D.)에 의한 분류 350

다. Rock Structure Rating (RSR) 분류법 352

라. Rock Mass Rating (RMR system) 분류법 357

마. Q-system 366

3. 연약 암반에서의 암반분류 379

4. 암반분류법사이의 상호관계 381

제4절 검토 및 결과 384

제4장 국내 암석의 물리·역학적 특성 387

제1절 서론 387

제2절 암반의 공학적 분류 387

제3절 정적탄성계수와 동적탄성계수와의 관계 392

제4절 국내화강암의 물리·역학적 제성질간의 상관성특성 분석 400

1. 암석시료 및 시험방법 400

2. 시험결과 및 고찰 401

가. 흡수율과 공극율 402

나. 일축압축강도와 밀도 403

다. 일축압축강도와 흡수율, 공극율 404

라. 일축압축강도와 인장강도 404

마. 일축압축강도와 탄성계수 405

바. 종파전파속도와 밀도 405

사. 종파속도와 흡수율, 공극율 406

아. 종파속도와 일축압축강도 407

자. 종파속도와 횡파속도 408

차. 종파속도와 정적탄성계수 408

카／타. 동적탄성계수와 정적탄성계수 409

3. 결론 410

제5장 결론 411

참고문헌 415

제2편 터널의 시공중 계측 기술 개발 30

표 2.2.1 현지조사시험 39

표 2.2.2 실내시험 39

표 2.2.3 시공관리계측 40

표 2.2.4 계측항목의 선정 42

표 2.2.5 계측항목의 선정 43

표 2.2.6 계측항목의 선정 44

표 2.2.7 지반조건에 따른 계측항목의 선정(2) 45

표 2.2.8 계측기의 종류 46

표 2.4.1 내공변위 및 천단침하의 측정빈도 52

표 2.4.2 천단침하의 관리기준치(터널 반경:5m)(2) 54

표 2.4.3 ASCE 관리기준과 그 처리(2) 54

표 3.3.1 내공변위측정의 측선 수(3) 63

제3편 터널의 영구용 계측 기술 개발 88

표 3.3.1 계측항목 세부사항 및 적용도 107

표 3.4.1 대표단면 계측지점 112

표 3.4.2 일상관리 계측지점 113

표 3.4.3 매설식 계측 장비 설치 현황 114

표 3.4.4 3차원 계측기(반사경) : 100개소 115

표 3.4.5 3차원 계측기(반사경) : 20개소 123

표 3.4.6 3차원 계측기(반사경) : 9개소 124

표 3.4.7 측정값 불안정 지점 132

표 3.4.8 측점 범위 이탈 지점 132

표 3.4.9 측점 범위 이탈 지점 133

표 4.1.1 전기저항식 변위센서와의 비교 152

표 4.1.2 EL-beam 센서와의 비교 153

표 4.1.3 터널규모에 따른 scanning 장비의 전진속도 169

표 4.1.4 Tunnel scanning system 장비의 특성 169

제4편 터널의 정보화 시공 기술 개발 192

표 3.1.1 NGIS 기본계획(지형도 수치화사업) 203

표 3.1.2 1／1,000 수치지도제작 실적 203

표 3.1.3 1／5,000 수치지도 제작 204

표 3.1.4 1／25,000 수치지도 제작 204

표 3.4.1 벡터 구조와 레스터 구조의 비교(2) 209

표 5.2.1 터널 계측 분석에 필요한 정보들 232

표 6.5.1 제 1 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 247

표 6.5.2 제 2 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 247

표 6.5.3 제 3 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 248

표 6.5.4 제 4 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 248

표 6.5.5 제 5 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 249

표 6.5.6 제 6 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 249

표 6.5.7 제 7 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 250

표 6.5.8 제 8 계측 지점에서의 내공변위 계측 그래프의 특성치 250

표 6.6.1 상부측선 계측 시점의 상부 막장 위치 252

표 6.6.2 하부측선 계측 시점의 하부 굴착면 위치 253

표 6.6.3 상부 굴착에 의한 상부측선 1차 수렴 결과 255

표 6.6.4 하부 반단면 굴착에 의한 상부측선 최종 수렴 결과 256

표 6.6.5 계측 지점별 H2에 대한 H1의 백분율 258

표 6.6.6 계측 지점별 H3에 대한 (H1+H2)의 백분율 259

표 6.6.7 상／하부 반단면 굴착 완료후의 1, 2차 수렴후의 변위값의 백분율 259

표 6.6.8 하분 반단면 굴착으로 인한 상／하부 측선에서의 계측 결과치 백분율 260

제5편 터널의 신암반분류 기술의 개발 294

표 2.3.1 데이터베이스의 설계 과정 309

표 2.4.1 입력 자료의 분류 및 항목 315

표 2.3.1 암반평가 Expert 시스템의 개발 개념도 339

표 3.3.1 일축압축강도에 따른 신선암의 분류표 343

표 3.3.2 탄성률 비에 의한 신선암의 분료표 343

표 3.3.3 국제암반역학회의 일축압축강도에 따른 신선암의 분류표 344

표 3.3.4 주요 암반분류 방법 346

표 3.3.5 Terzaghi의 지보에 작용하는 암반하중 분류의 개정판 349

표 3.3.6 R.Q.D.값과 암질과의 관계 350

표 3.3.7 R.Q.D.값과 소요 지보의 비교표 (6m 폭의 터널) 351

표 3.3.8 요소 A : 일반적인 지질 354

표 3.3.9 요소 B : 절리형태, 굴진방향 354

표 3.3.10 요소 C : 지하수 및 절리상태 355

표 3.3.11 RSR adjustment factor(AF)의 값 356

표 3.3.12 RMR 시스템의 기본 RMR 360

표 3.3.13 구조물과 불연속면의 방향에 대한 보정 361

표 3.3.14 점수로 결정된 암반의 등급 361

표 3.3.15 암반등급의 의미 361

표 3.3.16 불연속면 상태의 분류 기준 362

표 3.3.17 터널굴진에 있어서 불연속면의 주향과 경사의 영향 362

표 3.3.18 Q system의 분류요소와 평점 372

표 3.3.19 Q의 등급과 지보대책 375

표 3.3.20 굴착 지보 계수 378

표 3.3.21 여러 분류방법들에 포함되어 있는 연암의 중요한 특성 380

표 3.3.22 주요 분류방법들에 포함되어 있는 연암의 중요한 특성 382

표 3.4.1 외국의 암반분류법과 분류요소(제목없음) 383

표 4.2.1 암석의 공학적 분류 기준 388

표 4.2.2 주요암석의 물리·역학적 특성 390

표 4.2.3 국내암석의 전단강도 및 내부마찰각 392

표 4.3.1 Soundness Classification of Insitu Rocks 395

표 4.3.2 실험실시험치와 현장시험치와의 비교(Dynamic method) 397

표 4.3.3 실험실시험치와 현장시험치와의 비교(Static Method) 397

표 4.4.1 국내 화강암의 물리·역학적 특성 402

제2편 터널의 시공중 계측 기술 개발 31

그림 2.4.1 지표침하의 측정구간(종단방향) 51

그림 3.2.1 대표적인 대표 계측단면 58

그림 3.2.2 단순 막장 관찰 조사 야장 60

그림 3.2.3 잘 정리된 갱내 막장 관찰야장 61

그림 3.2.4 막장관찰 종단면도 62

그림 3.3.1 내공변위핀 설치 시점 63

그림 3.3.2 내공변위 계측 시점 64

그림 3.3.3 내공변위 측선배치예(3) 66

그림 3.3.4 측선별 내공변위 계측 현황 66

그림 3.3.5 내공변위 및 천단침하 67

그림 3.3.6 천단침하 계측 67

그림 3.3.7 보도에 설치된 지표침하핀 69

그림 3.3.8 지표 침하핀 설치 도면 70

그림 3.3.9 지표침하핀 설치 70

그림 3.3.10 고속전철 지중침하계 헤드부분 및 보호장치 72

그림 3.4.1 록볼트 축력 계측 결과 73

그림 3.4.2 시간경과에 따른 록볼트 축력의 변화(7) 74

그림 3.5.1 시공사 계측 대 용역사 계측작업 비율 75

그림 3.5.2 장비에 의해 손상을 받은 계측장비 77

그림 3.5.3 scale 이 너무 큰 록볼트 축력 plot 77

제3편 터널의 영구용 계측 기술 개발 89

그림 2.2.1 영구 계측 자동화 시스템 요소 기술 96

그림 2.2.2 영구 계측 자동화 시스템의 상관관계 101

그림 3.3.1. Photoprofile에 의한 터널단면현상 106

그림 3.4.1 계측계획 상관도 110

그림 3.4.2 ○○터널 위치도 111

그림 3.4.3 ○○터널 주변 지질도 111

그림 3.4.4 ○○터널 계측센서 설치현황도 122

그림 3.4.5 계측센서 설치단면도 125

그림 3.4.6 터널단면 설치 예 128

그림 3.4.7 영구 계측 시스템 구성도 130

그림 3.4.8 계측점 설치 위치도 134

그림 3.4.9 파리 지하철 Bercy 역사 계측도 143

그림 3.4.10 광섬유 센서 지중변위계 144

그림 3.4.11 파리소재 Chatelet 자하철 역사 계측단면도 145

그림 4.1.1 광섬유의 구성 147

그림 4.1.2 광섬유 센서와 통신용 광섬유 149

그림 4.1.3 광섬유 센서의 측정원리 150

그림 4.1.4 광섬유 계측 상세도 150

그림 4.1.5 토피가 얇은 터널에서 측방향과 종단방향 활동 변형의 예 155

그림 4.1.6 3차원 변형 측정의 원리 156

그림 4.1.7 3차원 측정표준 단면 156

그림 4.1.8 3차원 측정의 자유로운 위치 선정의 예 157

그림 4.1.9 반사경(Target)의 종류 157

그림 4.1.10 측정자료처리 흐름도 158

그림 4.1.11 Tunnel Scanning 시스템 161

그림 4.1.12 터널 단면 형상 162

그림 4.1.13 Thermography 163

그림 4.1.14 Plans incorporating results 163

그림 4.1.15 터널 단면 측정 164

그림 4.1.16 Tunnel scanning system의 원리 165

그림 4.1.17 Tunnel scanning system을 이용한 profiling의 예 167

그림 4.1.18 Profiling channel 측정자료의 자동분석결과 I 168

그림 4.1.19 Profiling channel 측정자료의 자동분석결과 II 168

그림 4.2.1 자료전송 흐름 175

그림 5.1.1 고속철도 계측관리 시스템 구성도 178

그림 5.2.1 자동화 영구 계측 시스템의 구성 180

그림 5.2.2 자동화 역구 계측 시스템 구성 예 181

그림 5.2.3 TMS(Tunnel Monitoring System) 화면 I 182

그림 5.2.4 TMS(Tunnel Monitoring System) 화면 II 182

그림 5.2.5 TMS(Tunnel Monitoring System) 화면 III 183

그림 5.2.6 TMS(Tunnel Monitoring System) 화면 IV 183

그림 5.2.7 TMS(Tunnel Monitoring System) 화면 V 184

그림 5.2.8 Tunnel Monitoring System 화면 VI 184

제4편 터널의 정보화 시공 기술 개발 193

그림 2.1 Tunnel Information System 197

그림 2.1.1 공간 데이터(지도)와 속성 데이터(문자)의 출력 예 199

그림 3.1.1 지도의 레이어별 분류 202

그림 3.2.1 GPS를 이용한 차량 항법 시스템(2) 206

그림 3.2.2 기하 데이터의 3가지 표현 예 207

그림 3.3.1 GIS의 데이타형 208

그림 3.4.1 벡터 구조와 레스터 구조의 예(2) 210

그림 4.1 TIS 시작화면 213

그림 4.4.1 TIS의 레이어 구성도 217

그림 4.5.1 TIS의 바탕화면 218

그림 4.5.2 불러오기 219

그림 4.5.3 연결된 수치지도 220

그림 4.5.4 경부고속철도 ○-○ 공구 수치지도 추가 221

그림 4.5.5 ○-○ 공구 터널구간을 삽입한 국립지리원의 수치지도 221

그림 4.5.6 새테이블 생성 222

그림 4.5.7 새 테이블의 필드형식 편집 223

그림 4.5.8 기존 수치지도의 레이어에 추가된 새 테이블 223

그림 4.5.9 국립지리원에서 제작한 수치지도의 자료파일 224

그림 4.5.10 터널 정보 관리 225

그림 4.5.11 터널정보관리 225

그림 4.5.12 TIS의 테이터 출력 결과 226

그림 4.5.13 SQL 질의 검색 Window 227

그림 4.5.14 내보내기 228

그림 5.3.1 터널의 일반적 변위 거동 234

그림 6.2.1 계측 자료 분석 흐름도 242

그림 6.2.2 계측 자료 분석 흐름도(계속) 243

그림 6.4.1 내공변위 거동 모식도 245

그림 6.6.1 계측 시간과 막장거리와의 관계 253

그림 6.6.2 단계별 굴착에 의한 터널 내공변위의 변화 258

제5편 터널의 신암반분류 기술의 개발 296

그림 2.4.1. Hardware 구성도 313

그림 2.4.2. 시스템 구축 흐름도 317

그림 2.4.3. 암반 정보 관리 시스템(RIMS) 구성도 319

그림 2.4.4. 자료의 Mapping 322

그림 2.5.1. 입력용 Datasheet 324

그림 2.5.2. 입력 화면 ＜일반 정보＞ 325

그림 2.5.3. 입력 화면 ＜기본 및 위치 정보＞ 325

그림 2.5.4. 입력 화면 ＜조사 및 실험 정보＞ 326

그림 2.5.5. 자료 분석 화면 ＜자료 항목 선택 및 변수 지정＞ 329

그림 2.5.6. 조회 조건식 생성 ＜화강암 AND 경암＞ 330

그림 2.5.7. 자료 추출＜일축압축강도 : 탄성계수＞ 331

그림 2.5.8. 선택 자료의 Plotting＜일축압축강도 : 탄성계수＞ 331

그림 2.5.9. 자료 파일 저장 332

그림 2.5.10. 보고서 출력 화면 333

그림 3.3.1. Terzaghi의 이완된 암반거동의 모델 347

그림 3.3.2. 터널의 등가크기와 Q에 의한 지보범주 369