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표제지
목차
요약문 33
제1편 연구 과제 총괄 39
제1장 연구개요 41
1. 연구 배경 41
2. 연구목표 및 내용 42
2.1 총괄 목표 및 개발 기술 42
2.2 연차별 목표 및 연구내용 43
3. 연구 로드맵(TRM) 및 수행일정 45
3.1 연구 로드맵(TRM) 45
제2편 실대형 실험 인프라 구축 46
제1장 실대형 터널모형 실험시스템 47
1. 개요 47
2. 구축현황 49
2.1 재하 프레임 49
2.2 유압 서보 엑츄에이터 및 유압 펌프 유니트 53
2.3 유압 서보제어 시스템 54
2.4 대형 시험체 이송용 대차 시스템 55
2.5 고속카메라 57
2.6 전자식 균열진행 측정기 58
2.7 파이형 변위 계측 시스템 60
2.8 인공균열 발생 장치 61
제2장 선형절삭시스템의 구축 63
1. 개요 63
2. 시스템 설계 및 특징 64
3. 선형절삭 예비시험 68
제3편 터널 시공 중 위험도 사전 평가 기술 개발 77
제1장 터널 시공 위험도 관리 시스템 개발 79
1. 개요 79
2. 터널 붕괴 현장자료 분류체계 80
2.1 기하학적 특징 83
2.2 지질 조건 85
2.3 불연속면 조건 88
2.4 지하수 상태 92
2.5 굴착조건 93
2.6 지보/보강상태 96
3. 터널 붕괴사례 데이터베이스 기초 통계 분석 99
4. 터널 붕괴 위험도 지수(KTH-index) 산정 시스템 101
4.1 이론적 배경 101
4.2 터널 붕괴 위험도 지수(KTH-index)값 산정 105
5. 현장 적용 115
5.1 터널 붕괴 원인 분석을 위한 시뮬레이션 115
5.2 터널 시공 중 터널 붕괴 위험도 평가를 위한 적용 사례 1 131
5.3 터널 시공 중 터널 붕괴 위험도 평가를 위한 적용 사례 2 156
5.4 터널 설계안 타당성 평가를 위한 적용사례 1 190
5.5 터널 설계안 타당성 평가를 위한 적용사례 2 231
6. 웹기반의 터널 안전 시공관리 시스템 개발 262
6.1 터널 시공 위험도 관리 시스템 개발 연구 262
6.2 터널 시공 위험도 관리 시스템의 구성 및 특성 264
6.3 붕괴사례 데이터 베이스 289
6.4 터널 위험도 지수 관리 시스템 302
6.5 시공 정보 관리 및 계측 데이터 베이스 시스템 319
제2장 터널 숏크리트 라이닝 파괴 모니터링 기법 개발 323
1. 개요 323
2. 기존 라이닝 응력 측정법 고찰 324
2.1 터널 숏크리트 라이닝 응력측정법 324
2.2 암반내 응력측정법 327
3. 현장응력 평가 적합성 사전평가 331
3.1 개요 331
3.2 측정장비 332
3.3 계측방법 333
3.4 사전현장 적용성 검토 결과 335
4. 천공법을 이용한 터널 라이닝 응력추정기법 검토 337
4.1 시추공 주변 변위로부터 숏크리트 라이닝 응력 산정을 위한 이론해 유도 337
4.2 실대형 실험을 이용한 터널 숏크리트 라이닝 파괴 모니터링 기법 검토 341
4.3 3차원 유한요소법을 이용한 수치 해석적 검토 374
5. 인공균열법을 이용한 터널 라이닝 응력추정기법 검토 401
5.1 3차원 유한요소해석에 기반한 라이닝 응력측정 401
5.2 숏크리트 라이닝 실대형 실험 410
제3장 터널 인접 구조물에 대한 손상 모니터링 기술 개발 430
1. 개요 430
2. 이론적 배경 430
2.1 개요 430
2.2 터널 굴착에 의한 지표침하거동 특성 431
2.3 지반거동에 의한 인접구조물 손상평가 435
2.4 인공신경망 450
3. 인접구조물별 최적 계측지점 및 관리기준치 설정 454
3.1 이론적 배경 및 개념 454
3.2 각 관리대상 구조물별 최적 계측조건 설정 기법 455
4. 현장적용 457
4.1 개요 457
4.2 검토 구간 현황 458
4.3 지반침하 예측 및 인접구조물 손상평가 체계 461
4.4 2차원 개략 손상평가(보수적 해석) 462
4.5 3차원 세부 손상평가(상세 해석) 467
4.6 주의 대상 건물하부 침하관리기준치 도출 471
제4편 터널 시공 중 붕괴 사고 최적 대응 기술 개발 473
제1장 터널 붕괴 특성 및 대책 공법 475
1. 개요 475
1.1 과업개요 475
1.2 과업수행 내용 477
2. 터널 붕괴 특성 480
2.1 터널 붕괴 양상 고찰 480
2.2 터널 붕괴 유형 파악 485
3. 대책공법의 종류 및 특성 491
3.1 터널 지보재 491
3.2 터널 보조공법 495
3.3 응급복구공법 504
제2장 터널 붕괴 사고 및 대책 사례 분석 507
1. 개요 507
1.1 사례분석 개요 507
1.2 자료의 분석 508
2. 붕괴사례분석 509
2.1 국내현장 붕괴사례 509
2.2 국외현장 붕괴사례 567
3. 기존사례 분석 결과 578
3.1 개요 578
3.2 평가기준을 이용한 사례분석 결과 585
3.3 붕괴유형에 따른 붕괴징후 및 대책공법 사례분석 결과 595
제3장 붕괴유형별 대책공법 검토 602
1. 개요 602
2. 보조공법 분류 602
3. 보조공법 특성 검토 603
4. 붕괴유형별 대책공법 제안 604
4.1 1차 지보재 타설전 붕괴시 대책공법 605
4.2 1차 지보재 타설후 붕괴시 대책공법 609
4.3 터널 붕괴유형별 대책공법 611
제4장 위기관리 대응절차 수립 613
1. 개요 613
2. 위기관리 대응절차 613
2.1 위기관리 대응절차의 흐름도 613
2.2 대응 1단계 615
2.3 대응 2단계 619
2.4 대응 3단계 623
제5장 소결론 626
제5편 터널 재해 최소화를 위한 지보/보강 설계기술 개발 631
제1장 터널 보강공법 최적 설계를 위한 해석기법 적용 연구 633
1. 개요 633
2. 터널 보강공법 최적 설계를 위한 해석기법 적용연구 634
2.1 적용현장 및 최적설계 해석 개요 634
2.2 적용 해석 기법 고찰 637
2.3 최적 설계를 위한 매개변수 해석 결과 646
3. 터널지보패턴 최적화기술 개발 650
3.1 해석대상 터널모델 651
3.2 민감도 해석 652
3.3 지보패턴 설계최적화 660
제2장 터널 안정화 래티스거더 개발을 위한 수치해석 및 설계기법 연구 671
1. 개요 671
1.1 연구배경 및 목적 671
1.2 연구내용 및 방법 672
2. 신형 래티스거더 673
2.1 최적 강지보재의 필요성 673
2.2 강지보재의 현황 674
3. 풀아치 래티스거더 거동 분석 681
3.1 검토 대상 터널 설계사례 및 적용 지반정수 681
3.2 모델링 685
3.3 결과 분석 690
4. 합성부재 거동 분석 707
4.1 모델링 707
4.2 결과 분석 712
5. 터널 굴착 안정 해석 시 강재지보의 역할 분석 722
5.1 개요 722
5.2 모델링 723
5.3 결과 분석 731
6. VE 기법을 이용한 터널 격자지보 설계 분석 743
6.1 VE 기법 개요 743
6.2 품질모델 및 가중치 산정 743
6.3 격자지보 가능분석 744
6.4 격자지보 대안제시 및 성능평가 747
6.5 VE 평가에 의한 격자지보 설계단면 제안 749
제3장 취약지반 내 단선 병렬 필라부 보강공법 개발 753
1. 개요 753
2. 병설터널 필라부 거동특성에 대한 해석적 연구 754
2.1 필라부 안정성 검토 이론 754
2.2 병설터널 필라부 안정성 확보기술 759
2.3 필라부 보강효과의 해석적 검토 774
3. 터널 필라부 보강 공법에 대한 실대형 성능평가 실험 783
3.1 실험목표 783
3.2 실험 개념 및 시편제작 784
3.3 실험순서 787
3.4 실험결과 789
제4장 신개념 취약지반 차수/보강공법 개발 813
1. 개요 813
2. BIO기술의 활용을 위한 기초연구 813
3. 효소반응의 지반보강 효과 개략 검토 816
제6편 종합결론 819
제1장 종합 결론 821
1. 실대형 실험 인프라 구축 821
2. 터널 시공 중 위험도 사전 평가 시스템 구축 822
3. 터널 시공 중 붕괴 사고 최적 대응 기술 개발 823
4. 터널 재해 최소화를 위한 지보/보강 설계기술 개발 824
참고문헌 827
부록 : 터널 붕괴 사례 데이터베이스 요약 835
판권기 916
제2편 실대형 실험 인프라 구축 57
표 1-1. 실대형 실험 시스템 주요 사양 57
표 1-2. 전자식 균열진행 측정 장비 주요 사양 59
표 2-1. LCM에 의한 선형절삭시험 조건 68
표 2-2. 선형절삭시험시 측정된 커터 작용하중 71
표 2-3. CSM 모델에 의한 예측결과와 선형절삭시험결과와의 비교 74
표 2-4. 커터 간격 (S), 절삭깊이 (P) 및 비에너지와의 관계 75
표 2-5. 선형절삭시험 결과에 근거한 TBM 설계인자 계산 예 76
제3편 터널 시공 중 위험도 사전 평가 기술 개발 84
표 1-1. 터널 환산 단면적에 따른 분류 84
표 1-2. 터널 직경에 대한 터널 환산 심도비에 따른 분류 85
표 1-3. 터널심도에 따른 붕괴율(정구영, 2001) 85
표 1-4. 암석 강도에 따른 분류 86
표 1-5. 지반등급에 따른 분류 87
표 1-6. 막장면의 풍화도에 따른 분류(ISRM, 1978) 88
표 1-7. 불연속면 상태에 따른 분류체계(상세) 89
표 1-8. 불연속면의 상태에 따른 개략 분류 90
표 1-9. 단층대 상태에 따른 분류체계 90
표 1-10. 불연속면의 기하학적 특성에 따른 상세분류 91
표 1-11. 불연속면의 기하학적 특성에 따른 개략분류 92
표 1-12. 터널길이 당 지하수 유입량에 다른 분류 92
표 1-13. 지하수위에 따른 분류 93
표 1-14. 분할굴착에 따른 상세분류 94
표 1-15. 분할굴착에 따른 개략분류 94
표 1-16. 굴착 성능에 따른 분류 95
표 1-17. 발주기관별 여굴 허용기준(이태노 외, 2002) 95
표 1-18. 지보패턴 수준에 따른 분류(터널환산직경 10m기준) 96
표 1-19. 표준지보 패턴(한국도로공사, 1996) 97
표 1-20. 터널 시공 중 패턴 변경에 따른 분류 98
표 1-21. 보조공법에 따른 분류 98
표 1-22. 영향인자별 가중치(총합 100, 선형 KTH-index 시스템) 109
표 1-23. 붕괴 지하철 터널현장에 대한 각 영향인자별 가중치(비선형 KTH-index 시스템) 111
표 1-24. 붕괴 지하철 터널현장에 대한 각 영향인자별 가중치(비선형 KTH-index 시스템) 112
표 1-25. 붕괴사고 현황 116
표 1-26. 표준지보패턴 132
표 1-27. 시공정보 데이터 테이블 268
표 1-28. 현장정보 테이블 269
표 1-29. 사용자정보 테이블 270
표 1-30. 터널 심도비 테이블 270
표 1-31. 터널 면적 테이블 270
표 1-32. 막장 암종 테이블 271
표 1-33. 지반 등급 테이블 272
표 1-34. 막장 풍화도 테이블 272
표 1-35. 지하수 유입량 테이블 272
표 1-36. 지하수 상태 테이블 272
표 1-37. 불연속면 상태 테이블 273
표 1-38. 불연속면 기하학적 특성 테이블 273
표 1-39. 지보패턴 수준 테이블 274
표 1-40. 보조공법 테이블 274
표 1-41. 종단 분할굴착 조건 테이블 275
표 1-42. 횡단 분할굴착 조건 테이블 275
표 1-43. 굴착효율 테이블 275
표 2-1. Digit gauge의 제원 332
표 2-2. 실대형 실험 조건(총 24 케이스) 342
표 2-3/표 2-2. 위치별 변형률게이지 번호 345
표 2-4/표 2-3. 마이크로미터의 제원 352
표 2-5/표 2-4. 수치해석 입력 물성치 376
표 2-6/표 2-5. 수치해석 입력 물성치 403
표 2-7/표 2-6. 3차원 수치해석 Case 404
표 2-8/표 2-7. 일축압축시험 결과 418
표 2-9/표 2-8. 실대형 터널 라이닝 하중 재하 실험 파라미터 418
표 3-1. 보강구조물의 보정계수 448
표 3-2. 00선 Ⅰ 구간의 구조물 제원 459
표 3-3. 00선 Ⅱ 구간의 구조물 제원 459
표 3-4. 00선 Ⅲ 구간의 구조물 제원 460
표 3-5. 00선 Ⅲ 추가구간의 구조물 제원 460
표 3-6. 00선 Ⅰ 구간의 지표침하 예측 결과 462
표 3-7. 00선 Ⅱ 구간의 지표침하 예측 결과 463
표 3-8. 00선 Ⅲ 구간의 지표침하 예측 결과 464
표 3-9. 00선 Ⅲ 추가구간의 지표침하 예측 결과 464
표 3-10. 00선 Ⅰ 구간의 인접구조물 개략 손상평가 결과 465
표 3-11. 00선 Ⅱ 구간의 인접구조물 개략 손상평가 결과 465
표 3-12. 00선 Ⅲ 구간의 인접구조물 개략 손상평가 결과 466
표 3-13. 00선 Ⅲ 추가구간의 인접구조물 개략 손상평가 결과 466
제4편 터널 시공 중 붕괴 사고 최적 대응 기술 개발 477
표 1-1. 사례조사의 과업수행내용 477
표 1-2. 대책공법 예비검토의 과업수행내용 477
표 1-3. 대책공법 제안 및 위기관리 대응절차 제안의 과업수행내용 478
표 1-4. 과업수행 흐름도 478
표 1-5. 주요 터널 붕락 현황 및 발생원인(HSE, 1996) 486
표 1-6. 각부 보강공법 500
표 1-7. 주입방식에 따른 주입공법 501
표 2-1. 터널붕괴 주요 영향인자 583
표 3-1. 터널 보조공법의 보강효과 및 특징 603
표 3-2. 붕괴시기에 따른 터널 붕괴유형 605
표 3-3. 1차 지보재 타설전 터널 막장면 불안정으로 터널 붕괴시 대책공법 606
표 3-4. 1차 지보재 타설전 터널 천장부 및 상부지반 불안정으로 터널 붕괴시 대책공법 608
표 3-5. 1차 지보재 타설후 지보재 폐합전에 발생하는 터널 붕괴시 대책공법 609
표 3-6. 1차 지보재 타설후 지보재 폐합후에 발생하는 터널 붕괴시 대책공법 611
표 3-7. 터널 붕괴유형별 대책공법 612
표 4-1. 신고접수 단계 615
표 4-2. 신고접수 항목 616
표 4-3. 붕괴유형별 세부신고 항목 616
표 4-4. 터널 붕괴유형별 응급복구 618
표 4-5. 대책회의 구성 619
표 4-6. 대책회의 안건 620
표 4-7. 현장조사 항목 621
표 4-8. 현장조사 결과 621
표 4-9. 붕괴원인 분석 절차 622
표 4-10. 대책공법 수립 절차 623
표 4-11. 사고예방 교육 623
표 4-12. 유지관리계획 항목 624
표 4-13. 사고사례 D/B 항목 625
표 5-1. 터널 붕괴유형별 대책공법 627
제5편 터널 재해 최소화를 위한 지보/보강 설계기술 개발 637
표 1-1. 적용 지반 물성 637
표 1-2. 시점부 지반 탄성 이방성 물성 646
표 1-3. 종점부 지반 탄성 이방성 물성 646
표 1-4. 시점부 천단변위 647
표 1-5. 시점부 측벽변위 648
표 1-6. 종점부 천단변위 648
표 1-7. 종점부 측벽변위 649
표 1-8. 설계최적화 기본 알고리즘 665
표 1-9. 초기 설계변수 값과 최적해 667
표 2-1. 풀아치 격자지보 수치해석 상황 672
표 2-2. 합성부재 수치해석 수행 현황 673
표 2-3. 대표적인 강지보재의 종류 및 제원 677
표 2-4. 냉정-부산간 고속도로 터널(2차선 표준도)의 지보패턴 681
표 2-5. 부산-울산 고속도로 터널 지보패턴 682
표 2-6. 수락산 터널, 진영터널, 광암터널의 지보패턴 682
표 2-7. 수락산 터널 적용 지반 정수 683
표 2-8/표 3-8. 냉정-부산간 고속도로 터널 적용 지반 정수 683
표 2-9/표 3-9. 문헌에 의한 지반정수 범위 684
표 2-10. 해석에 적용된 지반정수 684
표 2-11. 강봉의 제원 685
표 2-12. 해석에 적용된 스프링계수 689
표 2-13. 해석에 적용된 스프링계수 706
표 2-14. 합성부재 수치해석 수행 현황 707
표 2-15. 숏크리트 제원 708
표 2-16. 터널 안정 해석 수행 상황 722
표 2-17. 2차원 수치해석 단계 727
표 2-18. 적용 록볼트 물성치 727
표 2-19. 적용 숏크리트 탄성계수 727
표 2-20. 숏크리트 기능 정의 745
표 2-21. 숏크리트 주기능(F1)에서의 아이디어 도출 746
표 2-22. 숏크리트 부기능(F21, F22)에서의 아이디어 도출 746
표 2-23. 숏크리트 부기능(F41)에서의 아이디어 도출 746
표 2-24. VE 평가 유형 747
표 2-25. VE 분석 예 748
표 2-26. 일반숏크리트 적용시 두께 및 설계량 749
표 2-27. 고강도 숏크리트 적용시 두께 및 설계량(VE평가 대상) 749
표 3-1. 타이로드 공법 보강효과 비교 756
표 3-2. 터널 필라부 보강효과 비교 757
표 3-3. 병설터널 설계기준 760
표 3-4. 타이로드 미설치, 설치 및 체결에 따른 해석 Case 개념도 775
표 3-5. 굴착 및 시공 순서도 776
표 3-6. 실대형 실험 케이스 783
표 3-7. 실대형 실험을 통해 얻은 최대하중 809
제2편 실대형 실험 인프라 구축 48
그림 1-1. 국외의 실대형 터널 모형실험 장비 사례 48
그림 1-2. 터널 실대형 모형실험을 위한 반력 시스템의 설계도면 49
그림 1-3. 실대형 터널 모형실험을 위한 기반 시설 50
그림 1-4. 실대형 터널 모형실험 시스템의 설계도면 51
그림 1-5. 실대형 터널 모형실험 시스템의 전경 52
그림 1-6. 유압 서보 엑츄에이터의 기본 도면(최대 하중용량: 50톤) 53
그림 1-7. 유압 펌프 유니트 54
그림 1-8. 17축 제어용 유압 서보제어 시스템 55
그림 1-9. 대형 시스템 이송용 대차 시스템의 도면 56
그림 1-10. 대형 시스템 이송용 대차 레일부 56
그림 1-11. 초고속 영상 촬영 장비 및 제원 58
그림 1-12. 전자식 균열진행 측정 장비 59
그림 1-13. 파이형 변위계 모식도 60
그림 1-14. 파이형 변위계 활동 사례 61
그림 1-15. 인공 균열 발생 장치 측면도 62
그림 1-16. 인공 균열 발생 장치 활동 사례 62
그림 2-1. LCM 시스템의 구성 67
그림 2-2. LCM의 2차원 도면 67
그림 2-3. 선형절삭시험 조건 69
그림 2-4. 선형절삭시험시 측정된 커터 작용하중 70
그림 2-5. 절삭 전, 후의 시험편 표면 형상 71
그림 2-6. 전형적인 S/P비율 곡선 74
그림 2-7. 선형절삭시험에서 얻어진 S/P와 비에너지의 관계 76
제3편 터널 시공 중 위험도 사전 평가 기술 개발 80
그림 1-1. 터널 시공 위험도 관리 체계 80
그림 1-2. 터널 붕괴사례 분류체계 및 위험도 평가인자 82
그림 1-3. 터널 환산단면적과 환산직경의 산정 83
그림 1-4. 터널 심도 모식도 84
그림 1-5. 터널 붕괴 사례 데이터베이스에 대한 기초 통계분석 100
그림 1-6. 상관도 행렬 개념도 및 수학적 의미 103
그림 1-7. KTH-index에 대한 상관도 행렬의 구성 104
그림 1-8. 학습에 사용된 인공신경망 구조 105
그림 1-9. 선형 KTH-index값 산정을 위해 완성된 상관도 행렬 106
그림 1-10. 비선형 KTH-index값 산정을 위해 완성된 상관도 행렬(붕괴자료 1번) 107
그림 1-11. KTH-index 평가도표(ver. 2.0) 114
그림 1-12. OO터널 낙반 위치도 117
그림 1-13. 위험도 평가구간 위치도 118
그림 1-14. 붕괴 위험도 평가를 위해 적용된 막장관찰자료 예시와 입력자료 작성례 120
그림 1-15. 입력데이터의 변화 추이 122
그림 1-16. OO 터널의 가중치 변화 125
그림 1-17. 붕괴 모드 1(천정부 붕락)에 대한 붕괴 위험도 지수 평가 결과 129
그림 1-18. 붕괴 모드 4(토피층 함몰)에 대한 붕괴 위험도 지수 평가 결과 130
그림 1-19. OO댐 보조여수로 터널공사 개요도 131
그림 1-20. RMR평가도표 132
그림 1-21. 제1터널 상반 굴착 134
그림 1-22. 제1터널 하반 굴착 135
그림 1-23. 제2터널 상반 굴착 136
그림 1-24. 제2터널 하반 굴착 137
그림 1-25. 제1터널 비선형해석 가중치 변화 추이 138
그림 1-26. 제2터널 비선형해석 가중치 변화 추이 140
그림 1-27. 제1터널 상부 굴착 해석 결과 144
그림 1-28. 제1터널 하반 굴착 해석 결과 147
그림 1-29. 제2터널 상반 굴착 해석 결과 150
그림 1-30. 제2터널 하반 굴착 해석 결과 153
그림 1-31. 강릉방향 상부 반단면 굴착 입력데이터 변화추이 163
그림 1-32. 인천방향 상부 반단면 굴착 입력데이터 변화추이 164
그림 1-33. 강릉방향 상부 반단면 비선형해석 가중치 변화추이 171
그림 1-34. 인천방향 상부 반단면 비선형해석 가중치 변화추이 172
그림 1-35. 강릉ㆍ인천방향 상부 반단면 터널붕괴위험도 지수 평가결과 177
그림 1-36. 낙관적 지반조건하에서 제1터널 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 208
그림 1-37. 낙관적 지반조건하에서 제1터널 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 209
그림 1-38. 낙관적 지반조건하에서 제2터널 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 210
그림 1-39. 낙관적 지반조건하에서 제2터널 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 211
그림 1-40. 비관적 지반조건하에서 제1터널 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 212
그림 1-41. 비관적 지반조건하에서 제1터널 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 213
그림 1-42. 비관적 지반조건하에서 제2터널 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 214
그림 1-43. 비관적 지반조건하에서 제2터널 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 215
그림 1-44. 낙관적 지반조건하에서의 제1터널 구간의 각 영향인자 가중치 변화 추이 217
그림 1-45. 낙관적 지반조건하에서의 제2터널 구간의 각 영향인자 가중치 변화 추이 218
그림 1-46. 비관적 지반조건하에서의 제1터널 구간의 각 영향인자 가중치 변화 추이 220
그림 1-47. 비관적 지반조건하에서의 제2터널 구간의 각 영향인자 가중치 변화 추이 221
그림 1-48. 낙관적 지반조건하에서의 제1터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 222
그림 1-49. 낙관적 지반조건하에서의 제2터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 223
그림 1-50. 비관적 지반조건하에서의 제1터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 225
그림 1-51. 비관적 지반조건하에서의 제2터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 227
그림 1-52. 낙관적 지반조건하에서 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 246
그림 1-53. 낙관적 지반조건하에서 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 247
그림 1-54. 비관적 지반조건하에서 상반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 248
그림 1-55. 비관적 지반조건하에서 하반굴착 모델의 입력데이터 변화 추이 249
그림 1-56. 낙관적 지반조건하에서 상반굴착의 각 영향인자 가중치 변화 추이 252
그림 1-57. 낙관적 지반조건하에서 하반굴착의 각 영향인자 가중치 변화 추이 253
그림 1-58. 비관적 지반조건하에서 상반굴착의 각 영향인자 가중치 변화 추이 254
그림 1-59. 비관적 지반조건하에서 하반굴착의 각 영향인자 가중치 변화 추이 255
그림 1-60. 낙관적 지반조건하에서의 상ㆍ하반굴착의 터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 257
그림 1-61. 비관적 지반조건하에서의 상ㆍ하반굴착의 터널 붕괴 위험도 수준 변화 추이 258
그림 1-62. 터널안전 시공관리 시스템의 세부 구성 항목 264
그림 1-63. 데이터베이스 테이블간 상관관계 276
그림 1-64. 웹기반 터널시공 위험도 관리 시스템의 메인화면 277
그림 1-65. 사용자별 시스템 접속 권한 개략도 283
그림 1-66. 스마트 카드에 적용된 보안 알고리즘 284
그림 1-67. 사용자 계층에 따른 권한 부여 및 보안 기능 부여 285
그림 1-68. 검색 기능 286
그림 1-69. 입력된 현장조사자료의 확인 287
그림 1-70. 웹기반 터널안전 시공관리 시스템과 다른 시스템과 연결 개요 288
그림 1-71. 붕괴사례 데이터베이스 메뉴구성 290
그림 1-72. 붕괴사례요약서 입력페이지 291
그림 1-73. 관련자료 입력페이지 292
그림 1-74. 분류토드 입력페이지 292
그림 1-75. 붕괴사례데이터베이스에서 구분하는 터널종류 293
그림 1-76. 붕괴사례데이터베이서에서 구분하는 붕괴모드와 붕락원인 293
그림 1-77. 붕괴사례 요약정보 - 코드값과 자료완성도지수 295
그림 1-78. 붕괴하례 요약정보 - 현장사진과 관련자료 296
그림 1-79. 붕괴사례 요약정보 - 현장사진 확대 예 1 297
그림 1-80. 붕괴사례 요약정보 - 현장사진 확대 예 2 297
그림 1-81. 항목별 통계분석 파이그래프 298
그림 1-82. 키워드 검색과 검색결과 299
그림 1-83. 코드검색 항목과 검색 연산조건 300
그림 1-84. 코드검색 결과 300
그림 1-85. 코드검색 - 복수 검색대상 선택과 검색연산조건 301
그림 1-86. 터널 위험도 지수 관리 메뉴구성 302
그림 1-87. 현장정보 - 회사명 선택 303
그림 1-88. 현장정보 입력 페이지 304
그림 1-89. 현장정보 자료 - 자료 분류 항목 304
그림 1-90. 현장정보 - 터널방향설정과 굴착단계 설정 305
그림 1-91. STA정의 - 단일 STA 생성 306
그림 1-92. STA정의 - 복수 STA 생성 307
그림 1-93. STA정보 - STA선택과 시공일자 선택 307
그림 1-94. STA정보 - 터널방향 및 굴착단계 설정 308
그림 1-95. STA 콤보박스와 터널진행방향 및 굴착단계 콤보박스 309
그림 1-96. 직접입력과 히스토리 기능 309
그림 1-97. 현장 자료 입력 310
그림 1-98. 현장 자료 입력 311
그림 1-99. 입력자료 변화추이 그래프 - 전체구간 312
그림 1-100. 입력자료 변화추이 그래프 - 부분구간 313
그림 1-101. KTH-Index지수변화 추이 그래프 314
그림 1-102. 분류항목 그래프 315
그림 1-103. 키워드 검색 및 검색 결과 316
그림 1-104. 코드 검색 항목 316
그림 1-105. 코드 검색 결과 317
그림 1-106. 요약 보고서 생성 설정 318
그림 1-107. EXCEL 포맷으로 출력한 보고서 318
그림 1-108. 시공자료 관리 시스템 및 계측자료DB 메뉴 319
그림 1-109. 시공일자 그래프 320
그림 1-110. 측정지점 정의 321
그림 1-111. 계측자료 입력 321
그림 1-112. 계측 결과 그래프와 계측값 결과 테이블 322
그림 2-1. 숏크리트 라이닝의 변형률게이지의 위치(좌) 및 축응력 계산(우) 326
그림 2-2. 전기저항식 Load Cell의 단면 327
그림 2-3. USBM 공경변형률게이지(Stagg et al. 1974) 328
그림 2-4. 외각 천공 단계 328
그림 2-5. 삼축 변형률 셀 및 로젯트 게이지의 배열 330
그림 2-6. 구상공저변형률법의 변형률 게이지 부착(After Sugawara and Obara, 1992) 330
그림 2-7. 플랫잭의 적용방법 331
그림 2-8. 측정장비 332
그림 2-9. 계측방법 334
그림 2-10. 현장 적합성 검토 결과(천공법) 336
그림 2-11. 현장 적합성 검토 결과(인공균열법) 336
그림 2-12. 응력을 받고 있는 탄성체내 원형 단면 주변의 응력 338
그림 2-13. 실대형 실험용 실물 모형의 제원 342
그림 2-14. 숏크리트 라이닝 시편의 제조 343
그림 2-15. 숏크리트 라이닝 정중앙부에 직경 10 cm의 천공 343
그림 2-16. 천공기로 채취한 직경 10 cm의 공시체(4주 재령, 시편두께 15 cm) 344
그림 2-17. 실대형장비에 장착한 숏크리트 라이닝 시편 344
그림 2-18. 콘크리트 시편의 상세도 및 변형률게이지 부탁위치 345
그림 2-19. 숏크리트 라이닝에 부착한 변형률게이지 346
그림 2-20. 접착제를 이용하여 변형률게이지 부착 346
그림 2-21. 숏크리트 라이닝 내 발생하는 응력측정을 위한 변형률게이지 설치 347
그림 2-22. 숏크리트 라이닝 하부 측면부 천공주변에 설치한 변형률게이지 347
그림 2-23. 변형률게이지 설치전경 및 변형률 캘리브레이션 348
그림 2-24. 3차원 사진측량 캘리브레이션용 표식지 349
그림 2-25. 3차원 사진측량 캘리브레이션 349
그림 2-26. 숏크리트 라이닝 하부 측면부 천공주변에 부탁한 사진측량용 표식지 350
그림 2-27. 숏크리트 라이닝 하부 측면부 초기 천공직경 측정(3차원 사진측량 스케일을 측정을 위한 기준치) 350
그림 2-28. 숏크리트 라이닝 하부에 총 2대의 카메라 설치 351
그림 2-29. 마이크로미터 측정기 및 구성품 352
그림 2-30. 채취한 공시체의 상하면 연마작업 353
그림 2-31. 일축압축강도시험 전경 354
그림 2-32. 압축강도실험에 의한 응력-변형률 관계 355
그림 2-33. 실대형 실험 전경 355
그림 2-34. 숏크리트 라이닝의 하중-변형률 관계(8W-P25) 357
그림 2-35. 숏크리트 라이닝의 하중-변형률 관계(4W-P25) 358
그림 2-36. 숏크리트 라이닝의 하중-변형률 관계(1W-P25) 359
그림 2-37. 숏크리트 라이닝의 하중-변형률 관계(4W-P15) 360
그림 2-38. 마이크로미터 측정 전경 361
그림 2-39. 마이크로미터에 의한 천공변형 측정 361
그림 2-40. 3차원 사진측량 전경 362
그림 2-41. 하중재하에 따른 하부천공의 변형양상(8W-P15) 362
그림 2-42. 콘크리트재령에 따른 하부천공의 응력-변형관계; 두께 15cm(3차원 사진측량 및 마이크로미터를 이용한 측정결과 비교) 365
그림 2-43. 콘크리트재령에 따른 하부천공의 응력-변형관계; 두께 25cm(3차원 사진측량 및 마이크로미터를 이용한 측정결과 비교) 367
그림 2-44. 콘크리트재령 및 두께에 따른 하부천공의 응력-변형관계 369
그림 2-45. 균열발생현황 관측위치 및 좌표 370
그림 2-46. 8W-W15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 370
그림 2-47. 8W-W25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 371
그림 2-48. 4W-W15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 371
그림 2-49. 4W-W25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 371
그림 2-50. 1W-W15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 372
그림 2-51. 1W-W25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 372
그림 2-52. 8W-P15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 372
그림 2-53. 8W-P25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 373
그림 2-54. 4W-P15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 373
그림 2-55. 4W-P25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 373
그림 2-56. 1W-P15 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 374
그림 2-57. 1W-P25 숏크리트 라이닝 균열발생 현황 374
그림 2-58. 수치해석 3차원 모델링의 개념도(하중재하 및 경계 조건 포함) 375
그림 2-59. 수치해석 모델링 메쉬 377
그림 2-60. 하중재하에 따른 변위벡터 분포(1W-W15, 1W-P15) 378
그림 2-61. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(8W-W25) 378
그림 2-62. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(4W-W25) 379
그림 2-63. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(1W-W25) 380
그림 2-64. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(8W-W15) 381
그림 2-65. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(4W-W15) 382
그림 2-66/그림 2-67. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(1W-W15) 383
그림 2-67/그림 2-68. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(8W-P25) 384
그림 2-68/그림 2-69. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(4W-P25) 385
그림 2-69/그림 2-70. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(1W-P25) 386
그림 2-70/그림 2-71. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(8W-P15) 387
그림 2-71/그림 2-72. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(4W-P15) 388
그림 2-72/그림 2-73. 하중재하에 따른 평균주응력 분포(1W-P15) 389
그림 2-73/그림 2-74. 하중재하에 따른 천공 변형(4W-W15) 390
그림 2-74/그림 2-75. 하중재하에 따른 상부천공변형(등분포하중) 392
그림 2-75/그림 2-76. 하중재하에 따른 하부천공변형(등분포하중) 394
그림 2-76/그림 2-77. 하중재하에 따른 상부천공변형(집중하중) 396
그림 2-77/그림 2-78. 하중재하에 따른 하부천공변형(집중하중) 398
그림 2-78/그림 2-79. 하중재하에 따른 상하부 천공 변형 양상 399
그림 2-79/그림 2-80. 하중재하에 따른 중앙 절제 단면의 연직범위 양상(4W-W15-2) 401
그림 2-80/그림 2-81. 수치해석 3차원 모델링의 개념도(하중재하 및 경계 조건 포함) 402
그림 2-81/그림 2-82. 수치해석 3차원 모델링 치수 403
그림 2-82/그림 2-83. 응력 및 변형 취득 지점 405
그림 2-83/그림 2-84. 수평응력 분포도 406
그림 2-84/그림 2-85. 등분포하중 재하시 응력-변형 그래프 407
그림 2-85/그림 2-86. 집중하중 재하시 응력-변형 그래프 408
그림 2-86/그림 2-87. 하중재하에 따른 기울기-탄성계수 그래프 409
그림 2-87/그림 2-88. 기울기 - 탄성계수 그래프 409
그림 2-88/그림 2-89. 숏크리트 라이닝 시편 제작 411
그림 2-89/그림 2-90. 숏크리트 라이닝 시편 치수 및 계측기 배치 412
그림 2-90/그림 2-91. 파이형 변위계의 설치 412
그림 2-91/그림 2-92. 터널 숏크리트 라이닝 거동 계측을 위한 계측기 배치 전경 413
그림 2-92/그림 2-93. 인공균열 제작 광경 413
그림 2-93/그림 2-94. 일축압축시험 시료 및 강도시험 전경 416
그림 2-94/그림 2-95. 압축강도실험에 의한 응력-변형률 관계 417
그림 2-95/그림 2-96. 분포하중 재하 및 실험 경계조건 419
그림 2-96/그림 2-97. 실험 종료 후 균열 발생 현황 420
그림 2-97/그림 2-98. 집중하중 재하에 의한 실험 결과(28MPa-P25) 420
그림 2-98/그림 2-99. 분포하중 재하에 의한 실험 결과(28MPa-D25) 422
그림 2-99/그림 2-100. 터널 숏크리트 라이닝 응력과 자유면의 변형 관계(21MPa) 425
그림 2-100/그림 2-101. 터널 숏크리트 라이닝 응력과 자유면의 변형 관계(28MPa) 426
그림 2-101/그림 2-102. 터널 숏크리트 라이닝 응력과 자유면의 변형 관계(35MPa) 428
그림 2-102/그림 2-103. 숏크리트 응력추정 평가도표 429
그림 3-1. 터널 굴착에 의한 지반거동 432
그림 3-2. 가우스 정규 확률분포 함수에 의한 횡방향 지표침하 트라프 433
그림 3-3. 지표 침하트라프의 형태, 경사, 곡률 433
그림 3-4. 건물의 손상평가를 위한 연구 흐름도 437
그림 3-5. 2차원 손상평가의 한계를 보여주는 예 438
그림 3-6. Angular distortion과 deflection ratio의 정의 439
그림 3-7. 지표침하등고선 상의 4개 벽체를 갖는 건물 440
그림 3-8. Deflection의 형태(Dulacska, 1992) 441
그림 3-9. Angular distortion과 horizontal strain의 관계에 의한 손상평가도표 443
그림 3-10. Deflection ratio와 horizontal strain과의 관계에 의한 손상평가도표 443
그림 3-11. 지표침하발생 지역에서 발생된 건물의 균열양상(Geddes, 1990) 444
그림 3-12. 등사형 조건과 배사형 조건하에서 건물에 발생될 수 있는 4가지 균열 양상 445
그림 3-13. 곡률과 균열 크기와의 관계(Rausch, 1955) 446
그림 3-14. 전단변형에 의한 수직 및 경사 균열(Dulacska, 1992) 447
그림 3-15. 배사형 조건하에서 건물의 발생되는 균열진전양상(Dulacska, 1992) 448
그림 3-16. 재래식 컴퓨터시스템과 인공신경망과의 비교 450
그림 3-17. Neuron과 perceptron(이철욱, 1993) 451
그림 3-18. Processing elements(이철욱, 1993) 452
그림 3-19. 일반적인 3가지 형태의 활성화합수(이철욱, 1993) 452
그림 3-20. 다층 perceptron(이철욱, 1993) 453
그림 3-21. 역전파 인공신경망 흐름도 454
그림 3-22. 각 관리대상 구조물의 최적 계측지점 및 관리기준치 설정 과정 456
그림 3-23. 터널굴진방향에 인접한 관리대상 구조물 및 기하학적 특성 예시 456
그림 3-24. 관리대상 건물 벽체별 손상지표 변화 경향 457
그림 3-25. 적용 현장현황 458
그림 3-26. 00선 Ⅱ 구간 주요건물의 벽체별 및 굴착 단계별 손상평가 468
그림 3-27. 00선 Ⅲ 구간 주요건물의 벽체별 및 굴착 단계별 손상평가 469
그림 3-28. 00선 Ⅲ 추가구간 주요건물의 벽체별 및 굴착 단계별 손상평가 470
그림 3-29. 00선 Ⅱ 구간 주요건물의 최적 계측지점 및 침하관리기준치 471
그림 3-30. 00선 Ⅲ 구간 주요건물의 최적 계측지점 및 침하관리기준치 472
그림 3-31. 00선 Ⅲ 추가구간 주요건물의 최적 계측지점 및 침하관리기준치 472
제4편 터널 시공 중 붕괴 사고 최적 대응 기술 개발 480
그림 1-1. 막장위치에 따른 NATM터널의 붕괴 위험도(Chambon 등, 1994) 480
그림 1-2. 터널시공과 보강순서 481
그림 1-3. 터널 시공시 지반변형과 주변지반의 영향 482
그림 1-4. 일반구간 터널 붕괴 양상 483
그림 1-5. 갱구부 구간 터널 붕괴 양상 484
그림 1-6. 시공단계별 터널붕괴 특성 485
그림 1-7. 터널 막장면이 불안정할 경우 붕괴유형 487
그림 1-8. 터널 천장부와 상부지반이 불안정한 경우 붕괴유형 488
그림 1-9. 터널 1차 지보재가 폐합되지 않았을 경우 붕괴유형 489
그림 1-10. 터널 1차 지보재가 폐합된 경우 붕괴유형 490
그림 1-11. 숏크리트의 작용효과 492
그림 1-12. 록볼트의 작용효과 493
그림 1-13. 강지보재의 종류 494
그림 1-14. 보조공법의 종류 496
그림 1-15. 천단 보강공법 개요도 498
그림 1-16. 막장 보강공법 개요도 499
그림 1-17. 측벽 보강공법 개요도 500
그림 1-18. 배수공법 개요도 503
그림 1-19. 1차 지보재 타설전 터널 막장면이 불안정한 경우 붕괴시 응급복구 505
그림 1-20. 1차 지보재 타설전 터널 천장부와 상부지반이 불안정한 경우 붕괴시 응급복구 506
그림 2-1. 사례조사 터널 용도별 붕괴사고 건수 508
그림 2-2. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 509
그림 2-3. 대책공법 적용현황(서울지하철 5-12공구 현장) 510
그림 2-4. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 511
그림 2-5. 대책공법 적용현황(서울지하철 OO공구 현장) 512
그림 2-6. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 512
그림 2-7. 대책공법 적용현황(서울지하철 OO공구 현장) 513
그림 2-8. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 514
그림 2-9. 대책공법 적용현황(서울지하철 OO공구 현장) 515
그림 2-10. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 515
그림 2-11. 대책공법 적용현황(서울지하철 OO공구 현장) 516
그림 2-12. 붕괴현황(서울지하철 OO공구 현장) 517
그림 2-13. 대책공법 적용현황(서울지하철 OO공구 현장) 518
그림 2-14. 붕괴현황(서울지하철 O-04공구 현장) 518
그림 2-15. 대책공법 적용현황(서울지하철 O-04공구 현장) 519
그림 2-16. 붕괴현황(분당선 OO공구 현장) 520
그림 2-17. 대책공법 적용현황(분당선 OO공구 현장) 521
그림 2-18. 붕괴현황(부산지하철 OO공구 현장) 521
그림 2-19. 대책공법 적용현황(부산지하철 OO공구 현장) 522
그림 2-20. 붕괴현황(분당선 OO공구 현장) 523
그림 2-21. 대책공법 적용현황(분당선 OO공구 현장) 524
그림 2-22. 분괴현황(중앙선 OO-OO간 복선전철 OO터널 현장) 524
그림 2-23. 대책공법 적용현황(중앙선 OO-OO간 복선전철 OO터널 현장) 525
그림 2-24. 붕괴현황(경의선 노반신설공사 OO역 구간 현장) 526
그림 2-25. 대책공법 적용현황(경의선 노반신설공사 OO역 구간 현장) 527
그림 2-26. 붕괴현황(부산신항 배후철도 OO공구 OO터널 현장) 528
그림 2-27. 대책공법 적용현황(부산신한 배후철도 OO공구 OO터널 현장) 529
그림 2-28. 붕괴현황(경전선 및 부산신항 배후철도 OO공구 OO터널 현장) 530
그림 2-29. 대책공법 적용현황(경전선 및 부산신항 배후철도 OO공구 OO터널 현장) 531
그림 2-30. 붕괴현황(영동선 철도이설 건설공사 OO터널 현장) 531
그림 2-31. 대책공법 적용현황(영동선 철도이설 건설공사 OO터널 현장) 532
그림 2-32. 붕괴현황(영동선 철도이설 건설공사 OO터널(2사갱 부근 현장) 533
그림 2-33. 대책공법 적용현황(영동선 철도이설 건설공사 OO터널(2사갱 부근) 현장) 533
그림 2-34. 붕괴현황(OO고속철도 OO공구 현장) 534
그림 2-35. 대책공법 적용현황(OO고속철도 OO공구 현장) 535
그림 2-36. 붕괴현황 536
그림 2-37. 대책공법 적용현황 537
그림 2-38. 붕괴현황(OO-OO간 고속도로 건설공사 OO공구 OO터널 현장) 537
그림 2-39. 대책공법 적용현황(OO-OO간 고속도로 건설공사 OO공구 OO터널 현장) 538
그림 2-40. 붕괴현황(OO-OO간 4차로 확장공사 OO터널 현장) 539
그림 2-41. 대책공법 적용현황(OO-OO간 4차로 확장공사 OO터널 현장) 539
그림 2-42. 붕괴현황(대전 남부순환 고속도로 제OO공구 OO터널 현장) 540
그림 2-43. 대책공법 적용현황(대전 남부순환 고속도로 제OO공구 OO터널 현장) 541
그림 2-44. 붕괴현황(OO고속도로(OO-OO간) OO터널 현장) 542
그림 2-45. 대책공법 적용현황(OO 고속도로(OO-OO간) OO터널 현장) 542
그림 2-46. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(A) 현장) 543
그림 2-47. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(A) 현장) 544
그림 2-48. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(B) 현장) 544
그림 2-49. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(B) 현장) 545
그림 2-50. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(C) 현장) 546
그림 2-51. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(C) 현장) 547
그림 2-52. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(D) 현장) 547
그림 2-53. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(D) 현장) 548
그림 2-54. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널 현장) 549
그림 2-55. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널 현장) 549
그림 2-56. 붕괴현황(OO-OO간 고속도로 OO터널(저토피 계곡구간) 현장) 550
그림 2-57. 대책공법 적용현황(OO-OO간 고속도로 OO터널(저토피 계곡구간) 현장) 551
그림 2-58. 붕괴현황(OO-OO간 고속국도 제OO공구 OO터널 현장) 552
그림 2-59. 대책공법 적용현황(OO-OO간 고속국도 제OO공구 OO터널 현장) 552
그림 2-60. 붕괴현황(OO-OO간 도로확장공사 OO터널 현장) 553
그림 2-61. 대책공법 적용현황(OO-OO간 도로확장공사 OO터널 현장) 554
그림 2-62. 붕괴현황(국도OO호선 확장공사 제1터널 현장) 555
그림 2-63. 대책공법 적용현황(국도OO호선 확장공사 제1터널 현장) 556
그림 2-64. 붕괴현황(국도OO호선 OO터널 현장) 557
그림 2-65. 대책공법 적용현황(국도OO호선 OO터널 현장) 557
그림 2-66. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(E) 현장) 558
그림 2-67. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(E) 현장) 559
그림 2-68. 붕괴현황(OO고속도로 OO터널(F) 현장) 559
그림 2-69. 대책공법 적용현황(OO고속도로 OO터널(F) 현장) 560
그림 2-70. 붕괴현황(OO-OO간 고속도로 제OO공구 OO터널 현장) 561
그림 2-71. 대책공법 적용현황(OO-OO간 고속도로 제2공구 OO터널 현장) 561
그림 2-72. 붕괴현황(OO-OO간 4차로 확장공사 OO터널 현장) 562
그림 2-73. 대책공법 적용현황(OO-OO간 4차로 확장공사 OO터널 현장) 563
그림 2-74. 붕괴현황(OO댐 여수로 터널(경사구간) 현장) 563
그림 2-75. 대책공법 적용현황(OO댐 여수로 터널(경사구간) 현장) 564
그림 2-76. 붕괴현황(OO댐 여수로 터널(일반구간) 현장) 565
그림 2-77. 대책공법 적용현황(OO댐 여수로 터널(일반구간) 현장) 565
그림 2-78. 붕괴현황(OO-OO 일원 OO 전력구 터널 현장) 566
그림 2-79. 대책공법 적용현황(OO-OO 일원 OO 전력구 터널 현장) 567
그림 2-80. 붕괴현황(전면개방형 쉴드공법에 의한 지하철 터널 현장) 568
그림 2-81. 대책공법 적용현황(전면개방형 쉴드공법에 의한 지하철 터널 현장) 569
그림 2-82. 붕괴현황(타이완 고속철도 건설공사 TH-230 공구 Houlung 터널 현장) 569
그림 2-83. 대책공법 적용현황(타이완 고속철도 건설공사 TH-230 공구 Houlung 터널 현장) 570
그림 2-84. 붕괴현황(Gotthard 터널 현장) 571
그림 2-85. 대책공법 적용현황(Gotthard 터널 현장) 572
그림 2-86. 붕괴현황(이야마 터널(신칸센 니가타 구간) 현장) 573
그림 2-87. 대책공법 적용현황(이야마 터널(신칸센 니가타 구간) 현장) 573
그림 2-88. 붕괴현황(나베타테-야마 터널(신칸센 나가노 구간) 현장) 574
그림 2-89. 대책공법 적용현황(나베타테-야마 터널(신칸센 나가노 구간) 현장) 574
그림 2-90. 붕괴현황(국도 482호선 소무(蘇武)터널 현장) 575
그림 2-91. 대책공법 적용현황(국도 482호선 소무(蘇武)터널 현장) 576
그림 2-92. 토피고와 터널 천단변위 발생결과 예 579
그림 2-93. 터널의 형상과 지압조건과에 따른 터널 접선응력 양상 580
그림 2-94. 지층조건과 터널 표준지보패턴 및 굴착공법 적용 예 581
그림 2-95. 불연속면의 분포와 붕괴 가능성 쐐기블록의 형성 582
그림 2-96. 토피고에 따른 붕괴유형 585
그림 2-97. 토피고에 따른 붕괴발생시 보강대책 586
그림 2-98. 지보패턴에 따른 붕괴유형 587
그림 2-99. 지보패턴에 따른 붕괴발생시 보강대책 588
그림 2-100. 굴착공법에 따른 붕괴유형 589
그림 2-101. 굴착공법에 따른 붕괴발생시 보강대책 589
그림 2-102. 막장면 지반조건에 따른 붕괴유형 590
그림 2-103. 막장면 지반조건에 따른 붕괴발생시 보강대책 591
그림 2-104. 불연속면의 분포특성에 따른 붕괴유형 592
그림 2-105. 불연속면의 분포특성에 따른 붕괴발생시 보강대책 592
그림 2-106. 지하수 조건에 따른 붕괴유형 593
그림 2-107. 지하수 조건에 따른 붕괴발생시 보강대책 594
그림 2-108. 지형조건 및 집중강우에 따른 붕괴발생 시기 595
그림 2-109. 연약대 파괴에 따른 대책공법 596
그림 2-110. 연약대 파괴와 표토층 함몰에 따른 대책공법 597
그림 2-111. 터널 천장부 붕괴에 따른 대책공법 598
그림 2-112. 터널 천장부 붕괴와 표토층 함몰에 따른 대책공법 599
그림 2-113. 터널 전막장 붕괴와 표토층 함몰에 따른 대책공법 600
그림 2-114. 1차 지보재 타설 후 터널붕괴에 따른 대책공법 601
그림 3-1. 1차 지보재 타설전 터널 막장면 불안정으로 터널 붕괴시 대책공법 607
그림 3-2. 1차 지보재 타설전 터널 천장부 및 상부지반 불안정으로 터널 붕괴시 대책공법 608
그림 3-3. 1차 지보재 타설후 지보재 폐합전에 발생하는 터널 붕괴시 대책공법 610
그림 3-4. 1차 지보재 타설후 지보재 폐합후에 발생하는 터널 붕괴시 보강대책 611
그림 4-1. 터널 붕괴사고 발생시 위기관리 대응절차 614
그림 4-2. 터널 붕괴사고 발생시 대처시기에 따른 위험도 분포 617
그림 5-1. 터널 붕괴사고 발생시 위기관리 대응절차 629
그림 5-2. 사고 발생 대책 시나리오 630
제5편 터널 재해 최소화를 위한 지보/보강 설계기술 개발 634
그림 1-1. 시점부 해석 위치 및 지형(STA. 1+100 ~ STA. 1+160) 634
그림 1-2. 종점부 해석 위치 및 지형 : STA. 1+440 ~ STA. 1+500 635
그림 1-3. 보강방안에 대한 해석매개변수 636
그림 1-4. 대상터널의 시점부 종점부 해석모델 636
그림 1-5. 해석 모델 변위 모니터링 지점 636
그림 1-6. 윈도우 기반 인터페이스 프로그램 637
그림 1-7. 강관 다단 그라우팅 보강지반 모형화 639
그림 1-8. 2단계 균절화 과정의 모식도 640
그림 1-9. 전체 좌표계에 대한 강관 타설각의 정의 645
그림 1-10. 시점부 해석최종단계의 주응력 및 변위분포(120˚ 보강식) 649
그림 1-11. 터널 종점부 해석최종단계의 주응력분포 및 변위분포(180˚ 보강시) 650
그림 1-12. 최적화 대상 터널 형상 652
그림 1-13. 터널해석 유한요소모델 652
그림 1-14. 최적화문제에서의 feasible direction과 usable direction 662
그림 1-15. 터널의 유한요소모델과 설계변수의 위치 666
그림 1-16. 변위분포선도: (상) 초기지보패턴, (하) 최적지보패턴 668
그림 1-17. 지보의 모멘트: (상) 초기지보패턴, (하) 최적지보패턴 669
그림 1-18. 록볼트의 축력: (상) 초기지보패턴, (하) 최적지보패턴 670
그림 2-1. 여러 가지 형태의 강지보재 678
그림 2-2. 철근지보의 형상 및 제원 678
그림 2-3. 격자지보와 H형강 지보제의 배면공동 발생특성 비교 679
그림 2-4. 격자지보의 일반적인 형태 680
그림 2-5. 50타입 격자지보 모델링도 686
그림 2-6. 70타입 격자지보 모델링도 687
그림 2-7. 95타입 격자지보 모델링도 688
그림 2-8. 2차로 50타입 하중-변위 곡선 690
그림 2-9. 2차로 50타입 하중-△변위/△하중 곡선 691
그림 2-10. 2차로 70타입 하중-변위 691
그림 2-11. 2차로 70타입 하중-△변위/△하중 곡선 692
그림 2-12. 2차로 95타입 하중-변위 곡선 693
그림 2-13. 2차로 95타입 하중-△변위/△하중 곡선 693
그림 2-14. 3차로 50타입 하중-변위 곡선 694
그림 2-15. 3차로 50타입 하중-△변위/△하중 곡선 694
그림 2-16. 3차로 70타입 하중-변위 곡선 695
그림 2-17. 3차로 70타입 하중-△변위/△하중 곡선 695
그림 2-18. 3차로 95타입 하중-변위 곡선 696
그림 2-19. 3차로 95타입 하중-△변위/△하중 곡선 696
그림 2-20. 4차로 50타입 하중-변위 곡선 697
그림 2-21. 4차로 50타입 하중-△변위/△하중 곡선 697
그림 2-22. 4차로 70타입 하중-변위 곡선 698
그림 2-23. 4차로 70타입 하중-△변위/△하중 곡선 698
그림 2-24. 4차로 95타입 하중-변위 곡선 699
그림 2-25. 4차로 95타입 하중-△변위/△하중 곡선 699
그림 2-26. 2차로 50타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 700
그림 2-27. 2차로 70타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 701
그림 2-28. 2차로 95타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 701
그림 2-29. 3차로 50타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 702
그림 2-30. 3차로 70타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 703
그림 2-31. 3차로 95타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 703
그림 2-32. 4차로 50타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 704
그림 2-33. 4차로 70타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 705
그림 2-34. 4차로 95타입 각 부재의 하중별 최대 축응력 705
그림 2-35. 50타입 볼륨 메쉬도 708
그림 2-36. 70타입 볼륨 메쉬도 709
그림 2-37. 95타입 볼륨 메쉬도 709
그림 2-38. 스파이더 제외 합성 메쉬도 710
그림 2-39. 구형 격자지보 합성 메쉬도 710
그림 2-40. 신형 격자지보 합성 메쉬도 711
그림 2-41. 하중 적용 711
그림 2-42. 50타입 합성부재 하중-변위 곡선 712
그림 2-43. 50타입 합성부재 하중-△변위/△하중 곡선 713
그림 2-44. 70타입 합성부재 하중-변위 곡선 714
그림 2-45. 70타입 합성부재 하중-△변위/△하중 곡선 714
그림 2-46. 95타입 합성부재 하중-변위 곡선 715
그림 2-47. 95타입 합성부재 하중-△변위/△하중 곡선 715
그림 2-48. 50타입 상부지보(주강봉)의 하중별 최대 축응력 716
그림 2-49. 50타입 하부지보(부강봉)의 하중별 최대 축응력 717
그림 2-50. 50타입 스파이더(연결재)의 하중별 최대 축응력 717
그림 2-51. 70타입 상부지보(주강봉)의 하중별 최대 축응력 718
그림 2-52. 70타입 하부지보(부강봉)의 하중별 최대 축응력 718
그림 2-53. 70타입 스파이더(연결재)의 하중별 최대 축응력 719
그림 2-54. 95타입 상부지보(주강봉)의 하중별 최대 축응력 720
그림 2-55. 95타입 하부지보(부강봉)의 하중별 최대 축응력 720
그림 2-56. 95타입 스파이더(연결재)의 하중별 최대 축응력 721
그림 2-57. 강지보를 고려한 합성부재 단면 724
그림 2-58. 과업 적용 합성부재 입력 725
그림 2-59. 합성부재 결과 보기 726
그림 2-60. 2차로 모델링도 728
그림 2-61. 3차로 모델링도 729
그림 2-62. 4차로 모델링도 730
그림 2-63. 2차로 50타입(Type-Ⅳ) 변위 비교 731
그림 2-64. 2차로 70타입(Type-Ⅴ) 변위 비교 732
그림 2-65. 2차로 95타입(Type-Ⅵ) 변위 비교 732
그림 2-66. 3차로 50타입(Type-Ⅳ) 변위 비교 733
그림 2-67. 3차로 70타입(Type-Ⅴ) 변위 비교 734
그림 2-68. 3차로 95타입(Type-Ⅵ) 변위 비교 734
그림 2-69. 4차로 50타입(Type-Ⅳ) 변위 비교 735
그림 2-70. 4차로 70타입(Type-Ⅴ) 변위 비교 736
그림 2-71. 4차로 95타입(Type-Ⅵ) 변위 비교 736
그림 2-72. 2차로 50타입(Type-Ⅳ) 하중별 최대 응력 737
그림 2-73. 2차로 70타입(Type-Ⅴ) 하중별 최대 응력 738
그림 2-74. 2차로 95타입(Type-Ⅵ) 하중별 최대 응력 738
그림 2-75. 3차로 50타입(Type-Ⅳ) 하중별 최대 응력 739
그림 2-76. 3차로 70타입(Type-Ⅴ) 하중별 최대 응력 739
그림 2-77. 3차로 90타입/50타입(Type-Ⅵ) 하중별 최대 응력 740
그림 2-78. 4차로 50타입(Type-Ⅳ) 하중별 최대 응력 741
그림 2-79. 4차로/2차로 70타입(Type-Ⅴ) 하중별 최대 응력 742
그림 2-80. 4차로/2차로 95타입/50타입(Type-Ⅵ) 하중별 최대 응력 742
그림 2-81. 가치 부여 매트릭스 평가법 744
그림 2-82. 기능 정리도(Fast Diagram) 745
그림 2-83. 2차선의 숏크리트 설계량 750
그림 2-84. 2차선의 VE 분석 결과도 750
그림 2-85. 3차선의 숏크리트 설계량 751
그림 2-86. 3차선/2차선의 VE 분석 결과도 751
그림 2-87. 4차선의 숏크리트 설계량 752
그림 2-88. 4차선/2차선의 VE 분석 결과도 752
그림 3-1. 타이볼트를 이용한 터널 필라부 보강공법의 제안 개념도 754
그림 3-2. 지류론 개념 754
그림 3-3. 근접병설터널 중앙필라부에 작용하는 하중 755
그림 3-4. Mohr-Coulomb 파괴기준 755
그림 3-5. Mohr-Coulomb 파괴기준을 적용한 파괴접근도 개념도 758
그림 3-6. 병설터널의 이격거리 정의 759
그림 3-7. 중죽도 전경 761
그림 3-8. 중죽도 터널 평면 개요도 761
그림 3-9. 중죽도 터널 표준단면도 762
그림 3-10. 보강구간 단면도 763
그림 3-11. 보강구간 평면도 및 측벽 단면도 763
그림 3-12. 필라 상부 보강록볼트 개념도 763
그림 3-13. 평면 개요도 764
그림 3-14. 필라부 보강 개념도 764
그림 3-15. 계측결과 765
그림 3-16. 평면 개요도 766
그림 3-17. 종단 개요도 766
그림 3-18. 표준 지보공도 767
그림 3-19. 보강 평면도 767
그림 3-20. 보강 상세도 768
그림 3-21. 당초 지보공도 769
그림 3-22. 변경 지보공도 770
그림 3-23. 곤리다이 터널 770
그림 3-24. 굴착공법 771
그림 3-25. 당초 지보공도 772
그림 3-26. 필라부 안정성 평가 773
그림 3-27. 변경 지보공도 773
그림 3-28. 계측 결과 773
그림 3-29. Case 1ㆍ2 천단침하 777
그림 3-30. Case 1ㆍ2 내공변위 777
그림 3-31. Case 2ㆍ3 천단침하 777
그림 3-32. Case 2ㆍ3 내공변위 778
그림 3-33. Case 3ㆍ4 천단침하 778
그림 3-34. Case 3ㆍ4 내공변위 778
그림 3-35. Case 1ㆍ2ㆍ3ㆍ4 천단침하 779
그림 3-36. Case 1ㆍ2ㆍ3ㆍ4 내공변위 779
그림 3-37. Case 1ㆍ2 위치별 지보재 응력 780
그림 3-38. Case 2ㆍ3 위치별 지보재 응력 780
그림 3-39. Case 3ㆍ4 위치별 지보재 응력 781
그림 3-40. Case 1ㆍ2ㆍ3ㆍ4 위치별 지보재 응력 781
그림 3-41. 터널 필라부 보강공법의 실대형 성능평가 공개실험 전경 784
그림 3-42. 실대형 실험용 시편의 크기 및 형상 785
그림 3-43. 실대형 실험용 시편의 단면도 786
그림 3-44. 재하개념도 786
그림 3-45. 실험케이스 Pillar-T의 실험결과(재하초기~지반파괴까지의 거동) 791
그림 3-46. 취약 지반파괴로 추정되는 하중 단계에서의 시편 측면 상태 792
그림 3-47. 실험케이스 Pillar-T의 실험결과(취약지반부 파괴 이후 거동) 795
그림 3-48. 숏크리트 라이닝 부분의 균열 발생 795
그림 3-49. 실험케이스 Pillar-None의 실험결과(재하초기~취약지반부 파괴까지의 거동) 797
그림 3-50. 실험케이스 Pillar-None의 실험결과(취약지반부 파괴 이후 거동) 799
그림 3-51. 실험케이스 Pillar-G의 실험결과(재하초기~취약지반부 파괴까지의 거동) 801
그림 3-52. 실험케이스 Pillar-G의 실험결과(취약지반부 파괴 이후 거동) 803
그림 3-53. 실험케이스 Pillar-T&G의 실험결과(재하초기~취약지반부 파괴까지의 거동) 805
그림 3-54. 실험케이스 Pillar-T&G의 실험결과(취약지반부 파괴 이후 거동) 807
그림 3-55. 실대형실험을 통해 얻은 하중-변위 곡선(재하초기~취약지반부 파괴까지의 거동) 809
그림 3-56. 실대형실험을 통해 얻은 하중-변위 곡선(취약지반부 파괴 이후 거동) 810
그림 3-57. 재하시각별 수평방향 변위 발생 추이(취약지반부 파괴 이전 거동) 811
그림 3-58. 재하시각별 수평방향 변위 발생 추이(취약지반부 파괴 이후 거동) 812
그림 4-1. 토사의 구조와 주요 물성 814
그림 4-2. 지반체내에서 생물학적 반응과정의 역할 815
그림 4-3. 실험과정 817
그림 4-4. 효소의 농도를 변화(0.1M, 1M, 5M)시키며 수행한 실험과정 817
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