• Research Paper

    Seismic performance evaluation of middle-slab vibration damping rubber bearings in multi-layer tunnel through full-scale shaking table

    실대형 진동대 시험을 통한 복층터널 중간 슬래브 진동 감쇠 고무받침 내진성능 평가

    Dongin Jang, Innjoon Park

    장동인, 박인준

    Traffic jam and congestion in urban areas has caused the need to improve the utility of underground space. In response, research on ...

    도심권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 지하구조물에 대한 연구가 늘어나고 있다. 그 중 복층터널은 지하구조물을 대표 할 수 ...

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    Traffic jam and congestion in urban areas has caused the need to improve the utility of underground space. In response, research on underground structures is increasingly being conducted. Notably, a double-deck tunnel is one of the most widely used of all those underground structures. This double-deck tunnel is separated by the middle slab into the upper and lower roadways. Both vehicle load and earthquake load cause the middle slab to exhibit dynamic behavior. Earthquake-related response characteristics, in particular, are highly complex and difficult to interpret in a theoretical context, and thus experimental research is required. The aim of the present study is to assess the stability of a double-deck tunnel’s middle slab of the Collapse Prevention Level and Seismic Category 1 with regard to the presence of vibration-damping Rubber Bearings. In vibration table tests, the ratio of similitude was set to 1/4. Linings and vibrating platforms were fixed during scaled model tests to represent the integrated behavior of the ground and the applied models. In doing so, it was possible to minimize relative behavior. The standard TBM cross-section for the virtual double-deck tunnel was selected as a test subject. The level of ground motion exerted on the bedrock was set to 0.154 g (artificial seismic wave, Collapse Prevention Level and Seismic Category 1). A seismic wave with the maximum acceleration of 0.154 g was applied to the vibration table input (bedrock) to analyze resultant amplification in the models. As a result, the seismic stability of the middle slab was evaluated and analyzed with respect to the presence of vibration-damping rubber bearings. It was confirmed that the presence of vibration-damping rubber bearings improved its earthquake acceleration damping performance by up to 40%.


    도심권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 지하구조물에 대한 연구가 늘어나고 있다. 그 중 복층터널은 지하구조물을 대표 할 수 있다. 복층터널은 중간슬래브를 기준으로 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 한다. 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 붕괴방지 내진 1등급의 복층터널 중간슬래브에 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 안정성 평가를 실시하는데 목적을 두고 있다. 본 진동대 실험에서는 상사율 1/4을 적용하였으며, 모형실험에서 지반과 모형의 일체거동을 묘사하기 위하여 라이닝과 진동대판을 고정시켰으며 이를 통해서 상대거동을 최소화 하였다. 실험대상은 가상복층터널 TBM 표준단면으로 정했다. 기반암에 가해지는 지반운동 수준을 0.154 g (붕괴방지 수준 내진 1등급 인공지진파)이며 이 가속도를 최대로 하는 지진파를 진동대 입력(기반암)에 작용시켜 모형에 증폭현상을 분석하고 진동 감쇠 고무받침 유무에 따른 중간슬래브의 내진 안정성에 대해 평가분석 하였다. 그 결과, 지진 감쇠 고무받침 유무에 따라서 지진 가속도 감쇠 효과가 최대 40% 이상 있음을 알 수 있었다.

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    July 2020
  • Research Paper

    A study on the effect of air velocity through a damper on smoke extraction performance in case of fire in road tunnels

    도로터널 화재 시 집중배기방식의 배기포트 통과풍속이 배연성능에 미치는 영향에 관한 연구

    Ji-Oh Ryu, Kwang-Hoon Na

    류지오, 나광훈

    In order to resolve traffic problems in urban areas and to increase the area of green spaces, tunnels in downtown areas are ...

    도시지역의 교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해 도심지 터널이 증가하면서 차량의 정체 가능성이 높은 터널에 대한 제 ‧ 배연방식으로 대배기구에 의한 집중배기방식의 적용이 증가하는 ...

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    In order to resolve traffic problems in urban areas and to increase the area of green spaces, tunnels in downtown areas are being increased. Additionally, the application of large port smoke extraction ventilation systems is increasing as a countermeasure to smoke extraction ventilation for tunnels with high potential for traffic congestion. It is known that the smoke extraction performance of the large port smoke extraction system is influenced not only by the amount of the extraction flow rate, but also by various factors such as the shape of the extraction port (damper) and the extraction air velocity through a damper. Therefore, in this study, the design standards and installation status of each country were investigated. When the extraction air flow rate was the same, the smoke extraction performance according to the size of the damper was numerically simulated in terms of smoke propagation distance, compared and evaluated, and the following results were obtained. As the cross-sectional area of ​​the smoke damper increases, the extraction flow rate is concentrated in the damper close to the extraction fan, and the smoke extraction rate of the damper in downstream decreases, thereby increasing the smoke propagation distance on the downstream side. In order to prevent such a phenomenon, it is necessary to reduce the cross-sectional area of ​​the smoke damper and increase the velocity of passing air through the damper so that the pressure loss passing through the damper increases, thereby reducing the non-uniformity of smoke extraction flow rate in the extraction section. In this analysis, it was found that when the interval distance of the extraction damper was 50 m, the air velocity passing through damper was 4.4 m/s or more, and when the interval distance of the extraction dampers was 100 m, the air velocity passing through damper was greater than 4.84 m/s, it was found to be advantageous to ensure smoke extraction performance.


    도시지역의 교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해 도심지 터널이 증가하면서 차량의 정체 가능성이 높은 터널에 대한 제 ‧ 배연방식으로 대배기구에 의한 집중배기방식의 적용이 증가하는 추세에 있다. 집중배기방식의 배연성능은 배연풍량 뿐만 아니라 배기구(댐퍼)의 형상이나 배기풍속 등 다양한 인자에 의해서 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 각국의 배연시스템 설계기준 및 설치현황을 알아보고 배연풍량이 동일한 경우에 배연댐퍼 사이즈에 따른 배연성능을 연기 이동거리 측면에서 수치시뮬레이션을 수행하여 비교 ‧ 평가하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 배연댐퍼의 단면적이 증가할수록 배기팬에 근접한 댐퍼에서 배기풍량이 집중되어 화재 하류의 댐퍼의 배연풍량이 감소하여 하류측의 연기 이동거리가 증가하는 현상이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 배연댐퍼의 단면적을 작게하여 통과풍속을 높게 함으로써 댐퍼통과 시 압력손실이 증가하도록 하여 배기구간에서 배연풍량의 불균일성을 완화할 필요가 있다. 본 해석범위에서는 배연댐퍼의 설치간격이 50 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.4 m/s (댐퍼면적: 2.34 m2 = 1.25 × 1.85 m) 이상, 댐퍼의 설치간격이 100 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.84 m/s (댐퍼면적: 3.38 m2 = 1.5 × 2.25 m) 이상일 때 배연성능확보에 유리한 것으로 나타났다.

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    July 2020
  • Research Paper

    A study of mixing ratio of seal material for umbrella arch reinforcement for tunnelling

    터널 강관 보강형 다단 그라우팅의 Seal재 배합비에 대한 연구

    Beoung-Hyeon Hwang, Yeon-Deok Kim, Jae-Hoon Sim, Sang-Hwan Kim

    황병현, 김연덕, 심재훈, 김상환

    This paper presents the seal material mixing ratio of tunnel umbrella arch reinforcement method. Currently, there is no clear standard for the ...

    본 연구는 강관다단 그라우팅 공법의 Seal재의 배합비 결과에 대한 연구이다. 현재 국내에는 Seal재의 적정 겔화시간 및 초결시간에 대한 명확한 기준이 없는 실정이며 ...

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    This paper presents the seal material mixing ratio of tunnel umbrella arch reinforcement method. Currently, there is no clear standard for the proper gelation time and curing time of the Seal material in Korea, and the quality control is also difficult because it cannot be verified. In response, the ratio of the mixture of the seal material was composed of four types of indoor experiments, and the amount of gelation time and bleed was checked. In addition, a non-cart penetration test confirmed the curing time and compared the ratio of each combination. Further experiments on W/C 120% identified the effect of mixing speed and time on the seal material. A total of three field experiments were conducted based on indoor experiments, and the size and strength of bulb formation were compared by checking the curing time of the specimen and main injection. Comparisons show that the lower W/C, the stronger the strength, the larger the size of the bulb, and the faster the hardening time appears. Based on the results of the gelation time and curing time, it was deemed that the mixing ratio of W/C 120% is most appropriate when applied to the actual site.


    본 연구는 강관다단 그라우팅 공법의 Seal재의 배합비 결과에 대한 연구이다. 현재 국내에는 Seal재의 적정 겔화시간 및 초결시간에 대한 명확한 기준이 없는 실정이며, 이를 확인할 수 없어 품질관리에도 어려움이 있다. 이에 Seal재의 배합비를 4가지로 구성하여 실내 실험을 진행하였으며, 이를 통해 겔화시간 및 블리딩양을 확인하였다. 또한 비카트침 관입 실험을 통해 초결시간을 확인하고 각 배합비의 비교를 진행하였다. 그리고 W/C 120%에 대한 추가적인 실험을 통해 교반 속도와 시간이 Seal재에 미치는 영향을 파악하였다. 실내실험을 기반으로 총 3가지의 배합비에 대한 현장 실험을 진행하였으며, 시료의 초결시간 확인 및 본주입을 통한 구근 형성 크기와 강도를 비교하였다. 비교 결과 W/C가 낮을수록 강도가 강하고 구근의 크기가 크며, 초결 시간이 빠르게 나타나는 결과를 확인하였다. 겔화시간과 초결시간 결과를 통해 실제 현장에 적용 시 W/C 120%의 배합비가 가장 적절할것으로 나타났다.

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    July 2020
  • Research Paper

    A numerical study on the optimum spacing of disc cutters considering rock strength and penetration depth using discrete element method

    암반강도 및 압입깊이에 따른 디스크커터의 최적간격 산정을 위한 개별요소법 기반 수치해석 연구

    Sang Yun Lee, Ki-il Song, Ju Hwan Jung

    이상연, 송기일, 정주환

    Optimizing the spacing of the disc cutter is a key element in the design of the TBM cutter head, which determines the ...

    디스크커터의 간격을 최적화하는 것은 TBM 커터헤드의 설계의 핵심요소로, TBM의 굴진성능을 좌우한다. 실대형 선형절삭시험은 디스크커터의 간격 산정을 위해 가장 신뢰성 및 정확도가 높은 ...

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    Optimizing the spacing of the disc cutter is a key element in the design of the TBM cutter head, which determines the drilling performance of the TBM. The full-scale linear cutting test is known as the most reliable and accurate test for calculating the spacing of the disc cutter, but it has the disadvantage of costly and time-consuming for the full-scale experiment. In this study, through the numerical analysis study based on the discrete element method, the tendency between Specific Energy-S/P ratio according to uniaxial compression strength and penetration depth of rock was analyzed, and the optimum spacing of 17-inch disc cutter was derived. To examine the appropriateness of the numerical analysis model, the rolling force acting on the disc cutter was compared and reviewed with the CSM model. As a result of numerical analysis for the linear cutting test, the rolling force acting on the disc cutter was analyzed to be similar to the rolling force derived from the theoretical formula of the CSM model. From the numerical analysis on 5 UCS cases (50 MPa, 70 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa), it is found that the range of the optimum spacing of the disc cutter decreases as the rock strength increases. And it can be concluded that 80~100 mm of disc cutter spacing is the optimum range having minimum specific energy regardless of rock strength. This tends to coincide with the optimal spacing of previously reported disk cutters, which underpins the disk cutter spacing calculated through this study.


    디스크커터의 간격을 최적화하는 것은 TBM 커터헤드의 설계의 핵심요소로, TBM의 굴진성능을 좌우한다. 실대형 선형절삭시험은 디스크커터의 간격 산정을 위해 가장 신뢰성 및 정확도가 높은 시험으로 알려져 있으나 실대형 실험을 위해 경제적 및 시간적 비용이 소요되는 단점이 있다. 본 연구에서는 개별요소법 기반의 수치해석 연구를 통해 암반의 일축압축강도 및 압입깊이에 따른 비에너지-S/P비 간의 경향성을 분석하였고, 17인치 디스크커터의 최적 간격을 도출하였다. 수치해석모델의 적정성을 검토하기 위하여 디스크커터에 작용되는 회전력을 CSM 모델과 비교·검토하였다. 선형절삭시험에 대한 수치해석 결과, 디스크커터에 작용되는 회전력은 CSM 모델의 이론식으로부터 도출한 회전력과 유사한 것으로 분석되었다. 5가지(50 MPa, 70 MPa, 100 MPa, 150 MPa, 200 MPa)의 일축압축강도에 대한 수치해석 결과, 암반강도가 증가할수록 디스크커터의 최적간격의 범위는 감소하는 경향을 보였으며 80~100 mm범위에서 최소 비에너지를 보이는 것으로 확인되었다. 이는, 기존에 보고된 디스크커터의 최적 간격과 일치되는 경향으로써, 본 연구를 통해 산정된 디스크커터 간격을 밑받침한다.

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    July 2020
  • Research Paper

    Risk analysis for sidetrack construction during subway tunnel operation

    기존 지하철 터널 운영 중 대피선 건설 시공 리스크 분석

    Jonghun Jun, Heeyoung Chung, Sung-Yil Koh, Hee Taek Yoon, Na Hyun Yi, Hangseok Choi

    전종훈, 정희영, 고성일, 윤희택, 이나현, 최항석

    As an increasing demand for rapid railway transportation, the construction of sidetrack is inevitable to operate local and express trains simultaneously. However ...

    증가하는 도심지 전철 급행화의 요구에 따라, 완행과 급행철도를 동시에 운영할 수 있도록 하는 부본선의 건설이 필요하다. 그러나 기존 대피선 설치 방안은 열차의 ...

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    As an increasing demand for rapid railway transportation, the construction of sidetrack is inevitable to operate local and express trains simultaneously. However, the current technologies for the sidetrack construction method require a long construction period by interrupting the operation of the existing subway line, as well as cause a huge economic loss. Thus, it is necessary to study the sidetrack construction method under the special situation that the subway is in operation and to analyze the risk of the existing tunnel enlargement process for the sidetrack construction. Therefore, in this paper, the Government Complex Gwacheon station on Subway Line 4 was considered as a target station for the virtual sidetrack construction and the optimal sidetrack construction plan was derived. Subsequently, the application of risk management process was carried out in the order of identifying risk, risk response planning, performing a risk analysis, risk monitoring and control for potential risk events during the construction of sidetrack under the subway operation. A total of eight potential risk events and risk mitigation methods were selected, and a risk assessment matrix was established using the five-step risk probability and impact level criteria to perform the risk assessment including residual risks. Based on the results of the risk assessment, the risk grade and the reduction effect of each risk mitigation method were confirmed.


    증가하는 도심지 전철 급행화의 요구에 따라, 완행과 급행철도를 동시에 운영할 수 있도록 하는 부본선의 건설이 필요하다. 그러나 기존 대피선 설치 방안은 열차의 운행을 차단한다는 점에서 긴 공사기간이 필요할 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 발생시키는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 기존 지하철 터널 운영 중이라는 특수한 상황에서의 대피선 설치 방안 연구가 필요하며 대피선 건설방안 적용에 따른 시공 리스크 분석 또한 요구된다. 따라서 본 논문에서는 지하철 4호선 과천정부청사역을 가상의 대피선 건설 대상역으로 선정하여 최적의 대피선 건설방안을 도출하였으며, 기존 지하철 터널 운영 중 대피선 건설 예비 설계단계 시 발생 가능한 리스크 사건에 대한 리스크 식별 및 대응계획 수립, 리스크 평가, 리스크 통제 및 관리의 일련의 리스크 관리 프로세스를 수행하였다. 총 8가지의 발생 가능한 리스크 사건과 리스크 저감 대책을 선정하였으며 5단계의 리스크 사건 발생확률 및 영향도 기준을 활용한 리스크 평가 매트릭스를 구축하여 리스크 및 잔류 리스크 평가를 수행하였다. 리스크 평가 결과를 바탕으로 각 리스크 사건의 평가 점수와 리스크 저감 대책공법의 저감효과를 확인하였다.

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    July 2020
  • Research Paper

    Evaluation of Mazars damage model of KURT granite under simulated coupled environment of geological disposal

    처분 복합환경을 고려한 KURT 화강암의 Mazars 손상모델 평가

    Jin-Seop Kim, Chang-Ho Hong, Geon-Young Kim

    김진섭, 홍창호, 김건영

    In this study, the damage parameters of Mazars model for KURT (KAERI Underground Research Tunnel) granite are measured form uniaxial compressive and ...

    본 연구에서는 처분장의 장기 건전성 평가모델을 확보하기 위해 한국원자력연구원 내 지하처분연구시설의 화강암을 대상으로 심층 처분복합환경을 모사한 암석시편의 Mazars 손상모델 상수를 측정하였다. 이를 ...

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    In this study, the damage parameters of Mazars model for KURT (KAERI Underground Research Tunnel) granite are measured form uniaxial compressive and Brazilian tests under the simulated coupled condition of a deep geological disposal. The tests are conducted in three different temperatures (15°C, 45°C, and 75°C) and dry/saturated conditions. Major model parameters such as maximum effective tensile strain (єd0), At, Bt, Ac, and Bc differ from the typical reference values of concrete specimens. This is likely due to the difference in elastic modulus between rock and concrete. It is found that the saturation of specimens causes an increase in value of Bt and Bc while, the rise in temperature increases єd0 and Bt and decreases Bc. The damage model obtained from this study will be used as the primary input parameters in the development of coupled Thermo-Hydro-Mechanical Damage numerical model in KAERI.


    본 연구에서는 처분장의 장기 건전성 평가모델을 확보하기 위해 한국원자력연구원 내 지하처분연구시설의 화강암을 대상으로 심층 처분복합환경을 모사한 암석시편의 Mazars 손상모델 상수를 측정하였다. 이를 위하여 실제 처분장 특성을 고려한 3가지 온도(15°C, 45°C, 75°C)와 건조/포화 조건에서 일축압축강도 및 간접인장강도 실험을 수행하였다. 최대유효인장변형률, At, Bt, Ac, Bc 등 주요 파라미터들은 콘크리트 대상으로 연구된 참고문헌의 값들과 차이를 보였으며 이는 암석과 콘크리트 시료의 탄성계수 차이 때문으로 판단된다. 시험결과 시료의 포화로 인해 Bt와 Bc의 값은 증가하였다. 또한 온도증가로 인해 최대 유효인장변형률과 Bt는 증가하였고 Bc는 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 손상모델은 한국원자력연구원 내에서 현재 개발 중인 Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Damage 수치해석의 손상모델로 이용될 계획이다.

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    July 2020
  • Research Paper

    Effect of widening excavation in divergence section of a double-deck tunnel on its stability

    복층터널 분기구 확폭구간 굴착에 따른 안정성 영향

    You-Sung La, Yunhee Kim, Kangil Lee, Yongseong Kim, Bumjoo Kim

    나유성, 김윤희, 이강일, 김용성, 김범주

    The divergence section of a double-deck tunnel can be divided into a ‘widening pre-divergence section’, a large cross-section with a cap shape ...

    복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 ‘분기 전 확폭구간’과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 ‘분기 후 구간’으로 나눌 ...

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    The divergence section of a double-deck tunnel can be divided into a ‘widening pre-divergence section’, a large cross-section with a cap shape and a ‘post-divergence section’ where the separation between the main and the branch tunnel is made. Since the cross-section of the widening pre-divergence section is considerably larger than that of the post-divergence section, the influence of excavation due to the different sizes and shapes in the cross-section should be considered in the examination of the tunnel stability. In this study, the effect of the preceding excavation, that is the excavation of the widening pre-divergence section, on excavation stability of the post-divergence section was examined by varying the excavation methods and bench lengths through 3D finite element analysis. The results showed that although the effects of the excavation methods and the bench lengths are not significant on the variation of principal stresses, the preceding excavation causes a relatively large variation on the stresses which may have an impact on the stability of the post-divergence section from the comparison of Stress-Strength Ratio (SSR) between the cases with and without the consideration of the preceding excavation effect by 2D finite element analysis.


    복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 ‘분기 전 확폭구간’과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 ‘분기 후 구간’으로 나눌 수 있으며, 분기 전 확폭구간의 터널 단면이 분기 후 구간의 단면에 비해 매우 크기 때문에 이러한 차이에 따른 굴착 영향이 분기구의 전체적인 굴착 안정성 검토 시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 암반에서 시공되는 NATM 방식의 2차로 대심도(40 m) 본선 복층터널에서 1차로 단층터널로 분기가 되는 조건을 대상으로 3차원 유한요소해석을 통해 분기 전 확폭구간 굴착(선행굴착) 시 굴착공법과 벤치길이 변화에 따라 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 굴착공법과 벤치길이 변화에 따른 차이는 상대적으로 작은 편이었으나, 2차원 수치해석에 의한 선행굴착을 고려하지 않은 경우와 강도응력비 비교를 통해 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 영향을 미칠 정도로 큰 응력의 변화를 유발함을 확인하였다.

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    July 2020
  • Research Paper

    A numerical study on the behavior of existing and enlarged tunnels when widened by applying the pre-cutting method

    Pre-cutting 공법을 적용한 터널 확폭 시 기존 및 확폭터널의 거동에 관한 수치해석적 연구

    Han-Eol Kim, Kyoung-Min Nam, Sang-Gui Ha, Han-Kyu Yoo

    김한얼, 남경민, 하상귀, 유한규

    Aging tunnels with small cross-sections can cause chronic traffic jams. This problem can be solved by widening the tunnel. In general, when ...

    단면이 작게 만들어진 노후화된 터널은 만성적인 교통정체를 유발한다. 이는 터널의 확폭을 통하여 해결할 수 있다. 일반적으로 터널을 확폭할 경우, 기계식 또는 발파식 ...

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    Aging tunnels with small cross-sections can cause chronic traffic jams. This problem can be solved by widening the tunnel. In general, when the tunnel is expanded, the outer portion of the existing tunnel is excavated through a mechanical or blasting method. Such excavation affects not only the surrounding ground but also the existing tunnel. The application of the pre-cutting method can be a solution to these problems effectively. Therefore, if the widening of tunnel is performed by applying pre-cutting method, analysis of the impact of this method must be performed. In this study, in order to analyze the effect of applying pre-cutting in tunnel widening, numerical analysis is performed at six ground grades, from grade I to weathered rock. The analysis is performed with the expanding lane and the excavation length of pre-cutting as variables. In addition, the analysis is focused on the displacement of crown of the existing tunnel and the enlarged tunnel. As a result, the crown displacement of the enlarged tunnel is confirmed to converge at the same value regardless of the excavation length of the pre-cutting when the tunnel widening is completed. In the case of existing tunnels, uplift of crown occurs within 5 m of the front of the tunnel surface, and the shorter the excavation length of pre-cutting is found to be effective in preventing the occurrence of uplift.


    단면이 작게 만들어진 노후화된 터널은 만성적인 교통정체를 유발한다. 이는 터널의 확폭을 통하여 해결할 수 있다. 일반적으로 터널을 확폭할 경우, 기계식 또는 발파식 굴착방법을 통하여 기존터널의 외곽부를 굴착하게 된다. 이러한 굴착은 주변 지반뿐만 아니라 기존터널에도 영향을 미치게 된다. Pre-cutting 공법의 적용은 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법이 될 수 있다. 따라서 Pre-cutting을 적용하여 확폭을 수행할 경우, 이에 따른 영향분석은 필수적으로 수행 되어야 한다. 본 연구에서는 터널 확폭에서 Pre-cutting을 적용할 경우, 이에 따른 영향을 분석하기 위하여 6가지의 지반등급에서 수치해석을 수행하였다. 해석에서는 확대차로와 Pre-cutting의 굴착길이를 변수로 하여 수행하였으며, 기존터널과 확폭터널의 천단침하에 주목하여 분석하였다. 그 결과, 확폭터널의 천단침하는 확폭이 완료가 되면, Pre-cutting의 굴착 길이와 상관 없이 동일한 값으로 수렴하는 것을 확인하였다. 기존터널의 경우, 굴진면의 전방 5 m 내에서 융기가 발생하였으며, Pre-cutting의 굴착 길이가 짧을수록 융기 발생 예방에 효과적인 것으로 나타났다.

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    July 2020
  • Research Paper

    A study on application of inflatable structure system for rapid blocking of sudden water in submerged floating tunnels

    해중터널 내 돌발용수 급속차폐를 위한 팽창시스템 적용에 관한 연구

    Yeon-Deok Kim, Beoung-Hyeon Hwang, Sang-Hwan Kim

    김연덕, 황병현, 김상환

    This study focused on shielding through inflatable structure in the event of sudden water inflow into the submerged floating tunnels. Currently, there ...

    본 논문은 해중터널에 돌발용수 발생 시 급속팽창구조체를 통한 차폐에 관한 연구이다. 현재 국내에는 터널 내 돌발용수에 대한 대책이 미비한 실정이다. 터널 내 ...

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    This study focused on shielding through inflatable structure in the event of sudden water inflow into the submerged floating tunnels. Currently, there is a lack of measures to deal with unexpected water in tunnels in Korea. Although water treatment facilities such as waterproofing and floodgates in tunnels are installed, there are limitations to the sudden inflow of large amounts of seawater or underground water. Also, floodgates cannot respond quickly to sudden damage due to slow blocking time. Accordingly, a study was conducted on the shielding rate and axial movement distance for inflatable structure. The results of the reduced model experiment confirmed that the number of inflatable structure and internal pneumatic pressure influence on the shielding rate. As the number of inflatable structure increased from one to two, the shielding rate increased by about 35 up to 40 percent. It was also confirmed that the shielding rate increased by about 4 percent as the internal pneumatic pressure increased from 0.2 bar to 0.3 bar. If we verify and further develop the results identified in this study through a real-size experiment, it will be able to be used as an effective waterproof measure for sudden water inflow into the undersea tunnels or underwater tunnels.


    본 논문은 해중터널에 돌발용수 발생 시 급속팽창구조체를 통한 차폐에 관한 연구이다. 현재 국내에는 터널 내 돌발용수에 대한 대책이 미비한 실정이다. 터널 내 방수로, 수문 등 유입수 처리 시설이 설비되어 있지만 많은 양의 해수 또는 지하수 유입에 대한 한계가 있으며, 수문의 경우 차단하는 시간이 느리기 때문에 피해를 최소화 할 수 없는 상황이다. 이에 따라 급속팽창구조체에 대한 차폐율 및 축 방향 이동거리에 대한 연구를 진행하였다. 축소모형 실험 결과를 통해 급속팽창구조체의 개수 및 내부 공압이 차폐율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 급속팽창구조체의 개수가 한 개에서 두개로 늘어남에 따라 차폐율이 약 35~40% 더 커지게 되었다. 또한 내부 공압이 0.2 bar에서 0.3 bar로 증가함에 따라 차폐율이 약 4% 더 커지는 것을 확인하였다. 실대형 실험을 통해 본 연구에서 확인된 결과를 검증하고 더욱 발전시킨다면 해저터널 또는 해중터널의 돌발용수에 있어 효과적인 방수대책으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

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    July 2020