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동의어 포함
표제지
목차
ABSTRACT 16
제1장 서론 17
1.1. 연구배경 및 목적 17
1.2. 연구내용 및 범위 20
제2장 터널간 동적거동의 이론적 배경 22
2.1. 개요 22
2.2. 진동의 메커니즘 25
2.3. 파동의 중첩효과 31
2.3.1. 반대 방향으로 진행하는 파동의 중첩 31
2.3.2. 파동의 증폭과 상쇄 간섭 (Construction and destruction interference) 32
2.3.3. 근접터널 진동의 중첩 34
제3장 터널교차구간 진동영향 실험 42
3.1. 실험개요 42
3.2. 실험장비 43
3.2.1. 모형토조 43
3.2.2. 진동 발생장치 44
3.2.3. 계측장비 46
3.3. 타격진동 중첩실험 47
3.3.1. 실험조건 47
3.3.2. 실험결과 48
3.3.3. 수치해석적 재현 52
3.4. 주파수대역별 중첩실험 56
3.4.1. 실험조건 56
3.4.2. 실험결과 57
3.5. 요약 및 결론 64
제4장 터널간 동적 상호작용의 모델링 기술 65
4.1. 수치해석 65
4.1.1. 고유치해석 66
4.1.2. 시간이력해석 67
4.2. 동적하중 71
4.2.1. 철도진동 특성 71
4.2.2. 철도진동의 영향 요인 72
4.2.3. 열차하중 74
4.3. 동적지반계수의 특성 79
4.3.1. 개요 79
4.3.2. 지반내의 감쇠 80
4.3.3. 수치해석 적용 물성치 83
4.4. 3차원 교차영향의 2차원 모델링 84
4.4.1. 터널 교차각과 근접영향 84
4.4.2. 교차구간의 모델링 84
4.4.3. 3차원 모델링과 2차원 모델링 86
4.4.4. 3차원 해석과 2차원 해석결과 비교 88
4.4.5. 결론 91
제5장 상호거동 영향 고찰 92
5.1. 상호거동 영향인자 분석 92
5.2. 해석조건 93
5.3. 동일단면해석 96
5.3.1. 동일단면 동일하중해석 96
5.3.2. 동일단면 이형하중해석 117
5.4. 이형단면해석 123
5.4.1. 대표단면 해석 123
5.4.2. 이격거리 중첩효과 해석 133
5.4.3. 토피고 변화 해석 142
5.4.4. 물성치 변화 해석 147
5.5. 요약 및 결론 152
제6장 상호작용 영향평가 기법개발 155
6.1. 지반진동 영향평가 155
6.2. 터널의 진동영향 평가 160
6.2.1. 가정조건의 설정 160
6.2.2. 경험법(FTA)에 의한 지반진동 평가 161
6.2.3. 수치해석결과 비교 163
6.3. 근접 및 교차조건에 따른 중첩영향 164
6.3.1. 진동중첩영향 평가방안 164
6.3.2. 근접 교차조건을 고려한 진동중첩영향 평가 167
제7장 결론 171
참고문헌 173
국문초록 177
Fig.1-1. Intersection of KJ Tunnel 17
Fig.1-2. Intersection of SN-YJ Subway 18
Fig.1-3. Intersection of SBD Subway (1) 18
Fig.1-4. Intersection of SBD Subway (2) 18
Fig.1-5. Influence from superposition of vibration due to two trains 19
Fig.1-6. Schematic and objectives for research 20
Fig.2-1. Terminologies of vibration wave 25
Fig.2-2. Displacement, velocity, acceleration for a simple harmonic motion 26
Fig.2-3. Definition of simple harmonic motion 27
Fig.2-4. Raw signal data 29
Fig.2-5. RMS velocity (㏈(V)) 29
Fig.2-6. Superposition of waves propagating in two opposite directions 31
Fig.2-7. Constructive Interference (Daniel A. Russell, 2004) 32
Fig.2-8. Two sine waves with different frequence : Beats 33
Fig.2-9. Superposition of wave propagating on adjacent two tunnels 34
Fig.2-10. Cases of numerical analysis 35
Fig.2-11. Sine waves loads 35
Fig.2-12. Vertical acceleration of tunnel crown(A) 36
Fig.2-13. Vertical acceleration of ground surface 37
Fig.2-14. Vertical acceleration of tunnel crown(B) 37
Fig.2-15. Vertical acceleration of ground surface 38
Fig.2-16. Vertical acceleration of tunnel crown(A) 38
Fig.2-17. Vertical acceleration of tunnel crown(B) 39
Fig.2-18. Vertical acceleration of ground surface 39
Fig.2-19. Vertical acceleration of tunnel crown(A) 40
Fig.2-20. Vertical acceleration of tunnel crown(B) 40
Fig.2-21. Vertical acceleration of ground surface 40
Fig.2-22. Acceleration of each CASES 41
Fig.3-1. Outline of laboratory model test 43
Fig.3-2. The laboratory model tester installation process 44
Fig.3-3. Vibration generating device(1) 44
Fig.3-4. Vibration generating(1) 45
Fig.3-5. Vibration generating device(2) 45
Fig.3-6. Vibration generating device(2) 46
Fig.3-7. Wireless instrumentation system 46
Fig.3-8. Picture of laboratory dynamic test 47
Fig.3-9. Location of measuring point 48
Fig.3-10. Result of CASE 1 49
Fig.3-11. Result of CASE 2 50
Fig.3-12. Result of CASE 3(Ground surface) 50
Fig.3-13. Acceleration history in phase difference case 51
Fig.3-14. Result of CASE 4(Ground surface) 51
Fig.3-15. Model for laboratory dynamic test 52
Fig.3-16. Dynamic load 53
Fig.3-17. Modelling for numerical analysis 53
Fig.3-18. Acceleration at A point (CASE 1) 54
Fig.3-19. Acceleration at A point (CASE 2) 55
Fig.3-20. Acceleration at A point (CASE 3) 55
Fig.3-21. Acceleration and FFT graph at upper tunnel(B) 57
Fig.3-22. Acceleration and FFT graph at lower tunnel(C) 57
Fig.3-23. Ground surface acceleration (CASE 1) 58
Fig.3-24. Ground surface acceleration (CASE 2) 58
Fig.3-25. Ground surface acceleration (CASE 3) 58
Fig.3-26. Acceleration and FFT graph at upper tunnel(B) 59
Fig.3-27. Acceleration and FFT graph at lower tunnel(C) 59
Fig.3-28. Ground surface acceleration (CASE 1) 60
Fig.3-29. Ground surface acceleration (CASE 2) 60
Fig.3-30. Ground surface acceleration (CASE 3) 60
Fig.3-31. Acceleration and FFT graph at upper tunnel(B) 61
Fig.3-32. Acceleration and FFT graph at lower tunnel(C) 61
Fig.3-33. Ground surface acceleration (CASE 1) 62
Fig.3-34. Ground surface acceleration (CASE 2) 62
Fig.3-35. Ground surface acceleration (CASE 3) 62
Fig.3-36. Ground surface acceleration on frequency disagreement 63
Fig.3-37. Ground surface acceleration on frequency agreement 63
Fig.4-1. Flow Diagram for Analysis 65
Fig.4-2. Characteristic of ground vibrations due to trains 71
Fig.4-3. General tendency of attenuation in distance 73
Fig.4-4. Field instrumentation of SINKANSEN in JAPAN 74
Fig.4-5. Application of Time function EL-18 (Max speed 110㎞/hr) 75
Fig.4-6. Field measuring data from the building near Subway 76
Fig.4-7. Frequency response function curve for estimating train loads 76
Fig.4-8. Modeling for validation of field instrumentation data 78
Fig.4-9. Filed instrumentation data 78
Fig.4-10. Output data 78
Fig.4-11. General relation of strength-strain 79
Fig.4-12. Relation of shear modulus-shear strain 79
Fig.4-13. Stress-Strain curves for a system with hysteresis damping 81
Fig.4-14. Dynamic modulus of elasticity 83
Fig.4-15. Dynamic poisson's ratio 83
Fig.4-16. Influencing ranges for different intersection angles 84
Fig.4-17. Load loading method in 3D model 85
Fig.4-18. 3D Modeling 86
Fig.4-19. 2D modeling 87
Fig.4-20. Vertical acceleration comparison 2D with 3D in upper tunnel 88
Fig.4-21. Vertical acceleration comparison 2D with 3D in lower tunnel 89
Fig.4-22. Acceleration comparison 2D with 3D at upper tunnel 90
Fig.4-23. Acceleration comparison 2D with 3D at lower tunnel 91
Fig.5-1. Cases of numerical analysis 92
Fig.5-2. Model for interaction between same shape tunnels 93
Fig.5-3. Model for interaction between different shape tunnels 94
Fig.5-4. Cases of same loads 96
Fig.5-5. Measuring point of numerical analysis result 96
Fig.5-6. Acceleration at vertical direction (SS-TY1) 97
Fig.5-7. Acceleration at horizontal direction (SS-TY1) 98
Fig.5-8. Ground displacement (SS-TY1) 99
Fig.5-9. Velocity (SS-TY1) 100
Fig.5-10. Acceleration (SS-TY1) 101
Fig.5-11. Acceleration at vertical direction (SS-TY2) 102
Fig.5-12. Acceleration at horizontal direction (SS-TY2) 103
Fig.5-13. Ground displacement (SS-TY2) 104
Fig.5-14. Velocity (SS-TY2) 105
Fig.5-15. Acceleration (SS-TY2) 106
Fig.5-16. Acceleration at vertical direction (SS-TY3) 107
Fig.5-17. Acceleration at horizontal direction (SS-TY3) 108
Fig.5-18. Ground displacement (SS-TY3) 109
Fig.5-19. Velocity (SS-TY3) 110
Fig.5-20. Acceleration (SS-TY3) 111
Fig.5-21. Comparison with acceleration at ground surface 114
Fig.5-22. Maximum vertical acceleration contour line 116
Fig.5-23. Cases of different Loads 117
Fig.5-24. Comparison upper tunnel SS-TY2 with SS-TY4 118
Fig.5-25. Comparison lower tunnel SS-TY2 with SS-TY4 119
Fig.5-26. Comparison with vertical acceleration at ground surface 121
Fig.5-27. Comparison with maximum vertical acceleration contour line 122
Fig.5-28. Cases of Typical cross section 123
Fig.5-29. Measuring point of numerical analysis result 123
Fig.5-30. Acceleration at vertical direction (DS-TY1) 124
Fig.5-31. Acceleration at vertical direction (DS-TY2) 125
Fig.5-32. Acceleration at vertical direction (DS-TY3) 126
Fig.5-33. Acceleration at horizontal direction (DS-TY1) 127
Fig.5-34. Acceleration at horizontal direction (DS-TY2) 128
Fig.5-35. Acceleration at horizontal direction (DS-TY3) 129
Fig.5-36. Comparison with acceleration at ground surface 131
Fig.5-37. Maximum vertical acceleration contour line 132
Fig.5-38. Cases of superposition of separative distance 133
Fig.5-39. amax vs vertical distance with respect to lateral distance(이미지참조) 135
Fig.5-40. amax vs lateral distance with respect to vertical distance(이미지참조) 135
Fig.5-41. amax vs vertical distance with respect to lateral distance(이미지참조) 137
Fig.5-42. amax vs lateral distance with respect to vertical distance(이미지참조) 137
Fig.5-43. Factor of vibration superposition 138
Fig.5-44. Surface measuring point with distance between tunnels 138
Fig.5-45. Acceleration with horizontal distance between tunnels at point No.3 139
Fig.5-46. Acceleration with horizontal distance between tunnels at point No.4 140
Fig.5-47. Acceleration with horizontal distance between tunnels at point No.5 140
Fig.5-48. Acceleration with horizontal distance between tunnels at point No.6 140
Fig.5-49. Maximum vertical acceleration contour lines (Each CASE) 141
Fig.5-50. Cases of changing overburden 142
Fig.5-51. Maximum vertical acceleration of upper tunnel according to overburden 143
Fig.5-52. Maximum vertical acceleration of lower tunnel according to overburden 143
Fig.5-53. Maximum vertical acceleration of surface according to overburden 144
Fig.5-54. Maximum vertical acceleration contour line 146
Fig.5-55. Acceleration of upper tunnel according to geotechnical property 148
Fig.5-56. Acceleration of lower tunnel according to geotechnical property 148
Fig.5-57. Maximum vertical acceleration of surface according to geotechnical property 149
Fig.5-58. Maximum vertical acceleration contour line 151
Fig.5-59. Influence zone of ground-borne-vibration due to two Tunnels 154
Fig.6-1. Generalized Ground Surface Vibration Curves (FTA, 2006) 156
Fig.6-2. Assumption for ground vibration assessment 160
Fig.6-3. Determination of ground surface vibration 161
Fig.6-4. Simplification of intersection of two tunnels 164
Fig.6-5. The rate of increase in vertical acceleration at No.3 165
Fig.6-6. Ground vibration assessment considering superposition effect 167
Fig.6-7. The relationship of α, β and vertical distance 169
도심지 구간의 지하철 노선확장과 고속철도 노선증가로 지하철 노선 하부로 고속철도 터널이 교차하는 사례가 늘고 있다.
교차터널은 정적인 문제에 대한 연구가 주로 진행되었지만 도심지 구간의 교차 터널은 열차가 동시에 통과할 때 진동 및 지반진동소음의 증폭우려가 있으므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 연구의 목적은 교차하거나 인접한 철도터널에서 진동중첩영향을 분석하고 진동중첩영향 평가기술을 개발하는 것이다.
본 연구에서는 실내실험을 통하여 진동중첩의 영향과 주파수대역별 중첩 영향을 확인하였다.
지표면에서 측정한 가속도 값이 단일터널 진동시 보다 인접터널 동시 진동시 증가하여 진동중첩의 영향을 확인하였으며, 고주파대역에서 진동의 중첩과 상쇄효과가 극명해 지는 것을 밝혀냈다.
동적수치해석을 통하여 다양한 조건에서 진동의 중첩효과를 확인하였고 상부터널과 하부터널의 이격거리에 관한 매개변수해석 결과 진동중첩영향범위는 연직거리 4D, 수평거리 3D 이내의 범위로 제시하였다.
수치해석 결과를 토대로 경험적 평가법에서 적용할 수 있는 터널교차로 인한 진동중첩추정식을 제시하였다.*표시는 필수 입력사항입니다.
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