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서문

요약

목차
Ⅰ 서론 13
 1.1 연구 배경 13
 1.2 연구 목적 13
 1.3 연구범위 14
 1.4 이론적 배경 15
Ⅱ 터널 굴착공법의 종류 및 특성 17
 2.1 터널 굴착공법 17
  2.1.1 개착식 공법 17
  2.1.3 재래식 터널공법 17
  2.1.4 NATM 공법 18
  2.1.5 TBM(Tunnel Boring Machine) 18
  2.1.6 쉴드(Shield) 공법 19
  2.1.7 침매공법 19
 2.2 터널 콘크리트라이닝 19
  2.2.1 콘크리트라이닝의 기본개념 20
 2.3 콘크리트라이닝의 설계방법 22
  2.3.1 경험적인 방법 22
  2.3.2 Ring & Plate 모델 23
  2.3.3 Beam & Spring 모델 (보 요소법) 23
  2.3.4 수치해석방법 23
 2.4 콘크리트라이닝 설계 기준 24
  2.4.1 콘크리트라이닝의 설계하중 24
   2.4.1.1 콘크리트라이닝 설계시 고려해야 할 하중 24
   2.4.1.2 적용하중 상세 25
  2.4.2 콘크리트라이닝의 하중조합 29
Ⅲ 콘크리트라이닝 설계방법 30
 3.1 기존 시설에서의 콘크리트라이닝 설계현황 30
  3.1.1 기존 서울지하철의 콘크리트라이닝 설계 31
 3.2 콘크리트라이닝 설계기준 33
  3.2.1 국내 콘크리트라이닝 설계기준 34
  3.2.2 국외 콘크리트라이닝 설계기준 36
 3.3 작용하중 산정방법 38
  3.3.1 이론식에 의한 방법 38
  3.3.2 경험적인 방법 42
  3.3.3 해석적인 방법 45
 3.4 지보패턴별 콘크리트라이닝 설계현황 46
  3.4.1 표준지보패턴 해석 46
  3.4.2 서울시 지보표준패턴 설계기준 54
  3.4.3 타 기관 지보패턴 설계기준 57
Ⅳ 역해석을 통한 콘크리트라이닝 적정성 검토 59
 4.1 검토목적 59
 4.2 검토 수행 방법 59
 4.3 계측분석 위치 및 목표함수 선정 60
  4.3.1 계측분석 위치 및 현황 60
  4.3.2 계측분석 61
  4.3.3 매개변수 결정 65
 4.4 역해석 방법 및 조건 66
  4.4.1 개요 66
  4.4.2 역해석 개요 및 방법 66
  4.4.3 역해석 조건 69
  4.4.4.4 실시설게시 콘크리트라이닝 설계 하중조건 73
 4.5 역해석을 이용한 작용하중 산정 75
  4.5.1 지반취약구건 공사중 작용하중 산정(STA.30K055) 75
  4.5.2 지반취약구간 운용중 작용하중 산정(STA.30K055) 78
  4.5.3 정릉천 하부통과구간 공사중 작용하중 산정(STA.30K220) 81
  4.5.4 정릉천 하부통과구간 운용중 작용하중 산정(STA.30K220) 84
 4.6 작용하중 축소작용에 따른 경제성 검토 87
  4.6.1 지반취약구간(STA.30K055) 검토결과 88
  4.6.2 정릉천하부 통과구간(STA.30K220) 검토결과 89
  4.6.3 경제성 검토결과 91
  4.6.4 역해석 결과 93
Ⅴ 결론 94
 5.1 콘크리트라이닝의 작용하중 적용범위 결정 94
 5.2 경제성 분석 95
 5.3 향후 연구방향 제시 96

표차례
<표2-1> 콘크리트라이닝의 기능 21
<표2-2> 작용하중 산정방법 26
<표2-3.> 콘크리트의 건조수축물 28
<표2-4>콘크리트라이닝의 하중조합(예) 29
<표3-1> 일반조건(rock conditions) 36
<표3-2>Typical Initial Support and Lining Systems Used in the Current Practice(TRB, 2016) 37
<표3-3> 지반의 등급별 지반 물성치(KIM et al, 2012) 39
<표3-4> TERZAGHI 수정 암반하중 분류표(DEERE et al. 1970, ROSE, 1970) 43
<표3-5> 지반조건에 따른 지보부재의 주요기능 48
<표3-6> RMR 분류에 의한 굴착 및 지보재 49
<표3-7> 터널 사용목적에 따른 굴착지보비(ESR) 50
<표3-8> 콘크리트라이닝의 기능 51
<표3-9.> 표준지보패턴의 변경 방법 및 검토 사항 53
<표3-10> 지반분류와 분류될 각 지반의 특징 : 서울시 표준지반분류 참조(지반조사편람, 1996) 55
<표3-11> 서울시 표준지반분류를 환산한 RMR* 56
<표3-12> 서울시 표준지반분류를 환산한 RMR 56
<표3-13> 철도터널 표준지반패턴 사례(단천터널 표준지보패턴 "에") 57
<표3-14> 철도터널 표준지보패턴 사례(복선터널 표준지보패턴 "예") 57
<표3-15> 우이신설 경전철 지보패턴 58
<표4-1> 고아중 및 운용중 구간별 변위 65
<표4-2> 직접법과 역산법 비교 67
<표4-3> 지반공학적 방법과 구조해석적 방법 비교 68
<표4-4> 지보제의 물성치 69
<표4-5> STA.30K055의 지반공학적 해석 결과 69
<표4-6> STA.30K220의 지반공학적 해석 결과 70
<표4-7> 콘크리트라이닝 설게시 고려 하중 종류 70
<표4-8> 역해석에서 적용한 하중 종류 71
<표4-9> TERZAGHI 암반하중분류표 73
<표4-10> STA.30K220의 지반공학적 해석 결과 73
<표4-11> STA.30K055의 지반공학적 해석 결과 75
<표4-12> STA.30K055의 1차지보재 입력 물성치 76
<표4-13> STA.30K055의 지반공학적 해석 결과 76
<표4-14> STA.30K055의 역해석을 통한 천단침하량 산정 77
<표4-15> STA.30k055의 라이닝 콘크리트의 물성치 79
<표4-16> STA.30k055의 지반공학적 해석 결과 79
<표4-17> STA.30K055의 역해석을 통한 천단전하량 산정 80
<표4-18> STA.30K220의 지반공학적 해석 결과 82
<표4-19> STA.30k220의 1차지보재 입력 물성치 82
<표4-20> STA.30K220의 지반공학적 해석 결과 82
<표4-21> STA.30k220의 역해석을 통한 천단침하량 산정 83
<표4-22> STA.30k220의 라이닝 콘크리트 물성치 85
<표4-23> STA.30k220의 지반공학적 해석 결과 85
<표4-24> 역해석을 통한 STA.30k220의 천단침하량 산정 86
<표4-25> 역해석에 의한 작용하중 산정 결과 88
<표4-26> 강도설계에 따른 검토 결과 88
<표4-27> 전단설계에 따른 검토 결과 89
<표4-28> 사용성 검토 결과 89
<표4-29> 강도설계에 따른 검토 결과 90
<표4-30> 전단설계에 의한 검토 결과 90
<표4-31> 사용성 검토 결과 90

그림차례
<그림2-1> 보 요소별 예 23
<그림2-2> 잔류수압 하중도 27
<그림3-1> 터널단면 비교 33
<그림3-2> Overburden Rock Land Carried by Reef Support 36
<그림3-3> Assumption of the rock load theory (TERZAGHI, 1946) 38
<그림3-4> Rock Pressure bulb after BIERBAUMER(SZECHY, 1973) 40
<그림3-5> Assumption Model of BIERBAUMER's Theory:Maximum Load(SZECHY, 1973) 41
<그림3-6> Ground reaction curve between support pressure and displacement(HOEK et al., 1995) 45
<그림3-7> 표준지보의 해석절차 흐름도 47
<그림3-8> Q-시스템에 의한 터널지보재 선정 50
<그림4-1> 역해석시 회기분석 및 선정 모델 59
<그림4-2> 지반취약구간(STA.30k055) 현황 60
<그림4-3> PD-4A 표준단면도 60
<그�4-4> 정릉천 하부통과구간(STA.30k220) 현황 61
<그림4-5> PD-4B 표준단면도 61
<그림4-6> STA.30k055 자중에 의한 변위 62
<그림4-7> 지반취약구간(STA.30k055) 공사중 계측 62
<그림4-8> 지반취약구간(STA.30k055) 운용중 유지관리 계측 63
<그림4-9> STA.30k220 자중에 의한 변위 63
<그림4-10> 정릉천 하부통과구간(STA.30k2200 공사중 계측 64
<그림4-11> 정릉천 하부통과구간(STA.30k2200) 운용중 유지관리 계측 64
<그림4-12> 역해석 수행흐름도 66
<그림4-13> 적용하중 개요도 71
<그림4-14> 지반스프링 모델 72
<그림4-15> 실시설계 검토시 하중 모식도 74
<그림4-16> 실시설계 검토시 잔류수압 74
<그림4-17> 지반취약구간(STA.30K055) 공사중 작용하중 산정 모델링도 75
<그림4-18> 회귀분석에 의한 작용하중 산정 그래프 77
<그림4-19> 역해석에 의한 작용하중 산정 결과 78
<그림4-20> 지반취약구간(STA.30K055) 운용중 작용하중 산정 모델링도 78
<그림4-21> 회귀분석에 의한 작용하중 산정 그래프 80
<그림4-22> 역해석에 의한 작용하중 산정 결과 81
<그림4-23> 정릉천 하부통과구간(STA.30K220) 공사중 작용하중 산정 모델링도 81
<그림4-24> 회귀분석에 의한 작용하중 산정 그래프 83
<그림4-25> 역해석에 의한 작용하중 산정 결과 84
<그림4-26> 정릉천 하부통과구간(STA.30K220) 운용중 작용하중 산정 모델링도 84
<그림4-27> 회귀분석에 의한 작용하중 산정 그래프 86
<그림4-28> 역해석에 의한 작용하중 산정 결과 87
<그림4-29> 경제성 검토단면 모델 87
<그�4-30> 경제성 검토에 따른 사용철근 감축량 비교(단위:ton) 91
<그림4-31> 굴착단면적 비교 91
<그림4-32> 경제성 검토에 따른 사용접근 감축량(단위:ton) 92
<그림4-33> 굴착단면적 비교 92
<그림4-34> 단계별 작용하중 비교 93