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표제지
목차
요약문 3
Executive Summary 4
제1장 서론 13
1. 연구 필요성 13
2. 연구의 기술 동향 16
2.1. 국내 현황 16
2.2. 국외 현황 17
3. 연구목표 및 연구내용 18
3.1. 최종목표 18
3.2. 연차별 연구내용 19
제2장 터널 막장관찰 제도화 연구 20
1. 국내 터널 막장관찰 기술정책 현황 20
2. 국외 터널 막장관찰 기술정책 현황 22
2.1. 일본 22
2.2. 미국 34
2.3. 오스트리아 36
3. 제도개선(안) 제안 및 성과 40
3.1. 터널 표준시방서 40
3.2. 한국철도시설공단 전문시방서 44
제3장 터널 시공 위험도 관리 상용화 시스템 개발 46
1. 터널 설계/시공 위험도 관리 시스템 46
1.1. 시스템 개발계획 및 설계 46
1.2. 시스템 개발 및 구현 67
2. 디지털 막장관찰 시스템 연계 118
2.1. 디지털 막장관찰 체계 118
2.2. 디지털 터널 막장관찰 시스템의 현장적용 사례 123
3. 보완 시스템의 실용화 139
3.1. 터널 설계안 위험도 시뮬레이션 139
3.2. 평가대상 터널의 특성을 반영한 위험도 산정 158
3.3. 고수압 터널 막장의 안정성 확보를 위한 사전검토 179
제4장 결론 189
참고문헌 192
[부록 1] 디지털 막장 기반 터널 시공 안전 수준 모니터링 시스템 사용자 매뉴얼(Digital TUSMO System Ver1.0) 194
1. 디지털 막장 기반 터널 시공 안전 수준 모니터링 시스템 소개 195
2. 디지털 막장 기반 터널 시공 안전 수준 모니터링 시스템 특징 195
3. 제품 구성 196
4. 시스템 요구사항 196
5. GOCAD RunTime License 196
6. 메인 화면 구성 196
7. FaceMapping 화면 구성 198
8. FaceMapping ToolBar 구성 199
9. Digtal TUSMO System 사용 방법 201
[부록 2] Database Table 설계 226
1. 터널 3차원 중심선 227
2. 시공 현황 228
3. 굴진면 입력 데이터 229
4. 굴진면 입력 데이터(10점 기준 변환) 230
5. 굴진면 비선형 가중치 231
6. 위험도 관리 정보 232
7. 지보패턴 정보 233
8. 지보패턴 비교 정보 234
9. 선형 가중치 정보 235
10. 계측정보 테이블 236
11. 사이트, 굴착면 관리 테이블 237
12. 스테이션 정보 238
13. 터널 연계 파일 정보 239
14. 터널 타입 정보 240
15. 터널 타입 좌표 241
16. 사용자 리스트 242
17. 지하수위 정보 243
[부록 3] 시스템 화면 UI(User Interface) 설계 244
1. 시스템 관리 245
2. 시공정보 관리 248
3. 시공현황 분석 253
판권기 256
표 1.1.1. 터널 설계기준(2007) 14
표 1.1.2. 터널 표준 시방서 개정 내용(2009) 15
표 2.1.1. 국내 시방서내 막장관찰 관련 내용 정리 20
표 2.2.1. 지반과 지보재의 주요 관찰과 계측 항목 사례(일본시방서) 23
표 2.2.2. 다른 지반상태를 위한 관찰/계측 주요 항목 선정(일본시방서) 25
표 2.2.3. 철도터널에서 막장관찰 기록 사례(일본) 28
표 2.2.4. 철도터널 막장 관찰지 예(일본) 29
표 2.2.5. 막장관찰 유형(일본) 31
표 2.2.6. 막장관찰자료 예시(일본) 33
표 2.2.7. 지반조사의 관찰항목(오스트리아) 37
표 2.3.1. 표준시방서 개정사항 40
표 2.3.2. 철도건설공사 전문시방서(노반편) 개정안(4/10일자) 44
표 3.1.1. 기 개발 시스템 현황 분석 51
표 3.1.2. 기 개발 모듈 분석 52
표 3.1.3. 기 개발 모듈 분석 54
표 3.1.4. 시스템 개발환경 67
표 3.2.1. 노선별 굴착 계획 124
표 3.3.1. 터널 환산 단면적에 따른 분류 142
표 3.3.2. 터널 직경에 대한 터널 환산 심도비에 따른 분류 143
표 3.3.3. 암석 강도에 따른 분류 144
표 3.3.4. 지반등급에 따른 분류 145
표 3.3.5. 막장면의 풍화도에 따른 분류 145
표 3.3.6. 불연속면 상태에 따른 분류체계 146
표 3.3.7. 단층대 상태에 따른 분류체계 147
표 3.3.8. 불연속면의 기하학적 특성에 따른 상세분류 147
표 3.3.9. 터널길이 당 지하수 유입량에 따른 분류 148
표 3.3.10. 지하수위에 따른 분류 148
표 3.3.11. 굴착방법에 따른 분류 149
표 3.3.12. 굴착방법에 따른 분류 149
표 3.3.13. 지보패턴 수준에 따른 분류 150
표 3.3.14. 터널 시공 중 패턴 변경에 따른 분류 150
표 3.3.15. 보조공법에 따른 분류 151
표 3.3.16. 터널 붕괴 위험도 지수 평가를 위한 평가항목의 현장 평가표 162
표 3.3.17. 터널 붕괴 영향인자들에 대한 분석 민감도(가중치) 165
표 3.3.18. 평가대상 터널의 현장 개요 167
그림 1.3.1. 연구목표 및 추진전략 18
그림 2.2.1. 막장 위치와 주변 지반거동과의 관계(일본시방서) 26
그림 2.2.2. 구조지질학적인 터널 막장관찰 야장(미국) 35
그림 3.1.1. 시스템 개발방법론 선정 46
그림 3.1.2. 개발방법론 적용절차 47
그림 3.1.3. 프로젝트 관리 프로세스 48
그림 3.1.4. 분석 워크플로어 49
그림 3.1.5. 설계 워크플로어 49
그림 3.1.6. 구축 워크플로어 50
그림 3.1.7. 시험 워크플로어 51
그림 3.1.8. 과업 To-Be 모델 53
그림 3.1.9. 사용자 및 권한관리 프로세스 설계 56
그림 3.1.10. 붕괴사례 DB 프로세스 설계 57
그림 3.1.11. 시스템 관리 프로세스 설계 58
그림 3.1.12. 시공정보 관리 프로세스 설계 59
그림 3.1.13. 시공현황 분석 프로세스 설계 60
그림 3.1.14. 시스템 설정, 현장관리 화면설계 61
그림 3.1.15. 설계자료 관리 화면설계 62
그림 3.1.16. Station관리, 시공정보, 계측정보 화면 설계 62
그림 3.1.17. 막장관찰정보 화면설계 63
그림 3.1.18. 도면 뷰어, 3D 뷰어 화면 설계 63
그림 3.1.19. 속성 데이터베이스의 논리적 설계 64
그림 3.1.20. 속성 데이터베이스의 물리적 설계 65
그림 3.1.21. 데이터베이스 구축 결과 66
그림 3.1.22. 시스템 구성 및 프로세스 68
그림 3.1.23. 붕괴사례 개발화면 69
그림 3.1.24. 통계분석 개발화면 71
그림 3.1.25. 키워드검색 개발화면 73
그림 3.1.26. 코드검색 개발화면 75
그림 3.1.27. 붕괴사례요약서 개발화면 77
그림 3.1.28. 개발화면 79
그림 3.1.29. 시스템 설정 개발화면 81
그림 3.1.30. 현장관리 개발화면 83
그림 3.1.31. 2차원 도면 관리 개발화면 85
그림 3.1.32. 3차원 도면 관리 개발화면 87
그림 3.1.33. 표준지보패턴 개발화면 91
그림 3.1.34. 현장관리 개발화면 93
그림 3.1.35. 시공현황관리 개발화면 95
그림 3.1.36. 막장관찰입력 개발화면 97
그림 3.1.37. 입력값 조회 개발화면 100
그림 3.1.38. KTH-INDEX 개발화면 102
그림 3.1.39. 입력자료 변화추이 개발화면 104
그림 3.1.40. KTH-INDEX 변화추이 개발화면 107
그림 3.1.41. (비)선형 변화추이 개발화면 109
그림 3.1.42. 계측정보 개발화면 111
그림 3.1.43. 도면뷰어 개발화면 113
그림 3.1.44. 3D도면 개발화면 115
그림 3.2.1. 통합 지반정보활용시스템 (RESTIS) 구성 118
그림 3.2.2. 분할굴착에 의한 막장관찰도 갱신과정 119
그림 3.2.3. 분할굴착면을 고려한 막장매핑단계 120
그림 3.2.4. 암반의 상태 121
그림 3.2.5. image map 제작 122
그림 3.2.6. (a) GSI 평가시트 (b) GSI 평가모듈 123
그림 3.2.7. 연구대상지역 및 적용구간 124
그림 3.2.8. 적용 터널의 표준 단면 126
그림 3.2.9. 지오 모델링에 입력되는 막장 지반정보의 두 가지 유형 127
그림 3.2.10. 파쇄대의 3차원 볼륨 표현을 위한 상하부 경계선의 모델링 128
그림 3.2.11. 최초 막장에서의 근전방 파쇄대 모델링 기법 128
그림 3.2.12. 두 개의 연속된 막장 지반정보를 이용한 근전방 파쇄대 모델링 기법 129
그림 3.2.13. 2차원 평면 좌표계로 변환된 막장별 파쇄대 경계선의 Vertex 예시 129
그림 3.2.14. Minimum Curvature 알고리즘을 이용한 근전방 파쇄대 경계면의 예측 130
그림 3.2.15. 근전방 파쇄대의 3차원 볼륨 표현 130
그림 3.2.16. 세 개 이상의 연속된 막장 지반정보를 이용한 근전방 파쇄대 모델링 기법 131
그림 3.2.17. 동적 지오 모델링 기술을 활용한 파쇄대 경계면의 전방 확장 예측 131
그림 3.2.18. 굴진 구간의 3차원 가시화 132
그림 3.2.19. 굴착지점 STA. 681.5 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 133
그림 3.2.20. 굴착지점 STA. 685.1 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 133
그림 3.2.21. 굴착지점 STA. 685.1 m 근전방 파쇄대 분석 결과의 3차원 가시화 134
그림 3.2.22. 굴착지점 STA. 686.3 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 135
그림 3.2.23. 굴착지점 STA. 686.3 m 근전방 파쇄대 분석 결과의 3차원 가시화 135
그림 3.2.24. 굴착지점 STA. 687.5 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 136
그림 3.2.25. 굴착지점 STA. 687.5 m 근전방 파쇄대 분석 결과의 3차원 가시화 137
그림 3.2.26. 굴착지점 STA. 688.7 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 137
그림 3.2.27. 굴착지점 STA. 688.7 m 근전방 파쇄대 분석 결과의 3차원 가시화 138
그림 3.2.28. 굴착지점 STA. 706.7 m 에서의 시공중 지오 모델링 결과 138
그림 3.2.29. 굴착지점 STA. 706.7 m 근전방 파쇄대 분석 결과의 3차원 가시화 139
그림 3.3.1. 터널 환산단면적과 환산직경의 산정 142
그림 3.3.2. 터널 심도 모식도 143
그림 3.3.3. 검토대상 터널의 입력데이터 변화 추이 152
그림 3.3.4. 검토 터널의 각 붕괴 영향인자별 민감도 변화 추이 154
그림 3.3.5. 검토 터널의 붕괴 위험도 변화 추이 156
그림 3.3.6. 터널 붕괴 위험도 지수(KTH-index)의 평가항목 160
그림 3.3.7. 선형 및 비선형 터널 붕괴 위험도 지수의 계산과정 163
그림 3.3.8. 터널 붕괴 위험도 평가 및 관리 체계 166
그림 3.3.9. 터널 종단면 상의 전기 비저항값 분포도 168
그림 3.3.10. 상행선 터널의 붕괴 영향인자에 대한 입력자료 변화추이 170
그림 3.3.11. 하행선 터널의 붕괴 영향인자에 대한 입력자료 변화추이 171
그림 3.3.12. 상행선 터널의 붕괴 영향인자의 매 막장별 민감도 변화 추이 174
그림 3.3.13. 하행선 터널의 붕괴 영향인자의 매 막장별 민감도 변화 추이 175
그림 3.3.14. 상행선 터널의 위험도 지수 변화 추이 177
그림 3.3.15. 하행선 터널의 위험도 지수 변화 추이 177
그림 3.3.16. 수치해석에 적용된 모델 182
그림 3.3.17. 그라우트공, 수발공, 지하수 주입공의 배치 현황 183
그림 3.3.18. 지하수의 유동이 없는 경우의 그라우트 주입범위 184
그림 3.3.19. 지하수의 유속이 있는 경우의 그라우트 주입 범위 185
그림 3.3.20. 지하수 주입공의 배치에 의한 그라우트 주입범위 186
그림 3.3.21. 지하수 수발공의 배치에 의한 그라우트 주입범위 186
그림 3.3.22. 수계 및 대책공법에 의한 그라우트 주입효과 187
그림 3.3.23. 수계 및 대책공법에 의한 그라우트 주입효과 - 지하수 유동 방향 단면 188
그림 1. 메인화면 구성 197
그림 2. FaceMapping 화면구성 198
그림 3. Digtal TUSMO 로그인 화면 201
그림 4. 현장등록화면 201
그림 5. 현장생성화면 202
그림 6. 현장 불러오기 203
그림 7/그림 6. 현장관리창 203
그림 8/그림 7. 표준단면 등록창 204
그림 9/그림 8. 터널생성 화면 205
그림 10/그림 9. 평면도 등록화면 206
그림 11/그림 10. 평면도 등록 206
그림 12/그림 11. 현장 관리창 207
그림 13/그림 11. 종평면도 등록창 208
그림 14/그림 12. Elevation 수동 입력 208
그림 15/그림 13. Elevation 입력창 209
그림 16/그림 14. Elevation 할당 리스트 209
그림 17/그림 15. 터널 빌드창 209
그림 18/그림 16. 3D Viewer 210
그림 19/그림 16. 현장관리창 : 스테이션 추가 210
그림 20/그림 17. 스테이션 추가창 211
그림 21/그림 18. 현장 관리창: 막장면 211
그림 22/그림 19. 현장 관리창: 막장선택 212
그림 23/그림 20. Face Mapping 212
그림 24/그림 21. Face Map Viewer 213
그림 25/그림 22. Face Map Viewer: 암종/암질 영역 선택 213
그림 26/그림 23. Face Map Viewer: 절리생성 214
그림 27/그림 24. 절리 객체 설정 214
그림 28/그림 25. 암종/알질 삭제 215
그림 29/그림 26. 현장사진 추가 216
그림 30/그림 27. 현장사진 반영 216
그림 31/그림 28. Surface 모델 생성 217
그림 32/그림 29. Surface 모델 생성: 막장 선택 218
그림 33/그림 30. Surface 모델 생성: 막장수정 218
그림 34/그림 31. 현장관리창: 모델 등록 219
그림 35/그림 32. 현장관리창: 지형모델 219
그림 36/그림 33. 3D 모델 Viewer: 지형모델 220
그림 37/그림 34. 지질곡명 모델 생성 메뉴 220
그림 38/그림 35. 3D 모델 Viewer: 막장모델의 라인 221
그림 39/그림 36. 모델 생성값 입력창 221
그림 40/그림 37. 현장관리창: 암질 경계면 항목 222
그림 41/그림 37. 3D 모델 뷰어: 암질 경계면 항목확인 222
그림 42/그림 38. 3D 모델 뷰어: 막장모델 223
그림 43/그림 39. 현장관리창: 전개도 생성 223
그림 44/그림 40. 전개도 탭 화면 224
그림 45/그림 41. 결제요청 화면 224
그림 46/그림 42. 위험도 평가 정보 224
그림 47/그림 43. 승인요청 후 시스템화면 225
그림 48/그림 44. 현장관리창: 결제완료후 화면 225
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