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제 13 13회 회 원자력안전기술정보회의 원자력안전기술정보회의 대규모 지하공간 굴착 조사 및 안전관리 시스템 안전관리 시스템 백 용*, 신휴성 <책임연구원/지하구조물연구실> 2008. 4. 1

KINS발표물(백용).ppt [호환 모드] · 제제1313회회원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의 목차 Ⅰ. 지하공간굴착현장조사개요 Ⅱ

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

대규모 지하공간 굴착 조사 및안전관리 시스템안전관리 시스템

백 용*, 신휴성,<책임연구원/지하구조물연구실>

2008. 4.

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차목 차

Ⅰ 지하공간 굴착 현장 조사 개요Ⅰ. 지하공간 굴착 현장 조사 개요

Ⅱ. 국내외 적용 사례

Ⅲ. Underground Geologic Map 작성 요령

Ⅳ 터널 안전관리 시스템Ⅳ. 터널 안전관리 시스템

Ⅴ. 터널 붕괴/붕락 사례의 기초 통계 분석

Ⅵ. 터널 붕괴 위험도 지수 KTH-Index

Ⅶ. 웹 기반 터널 안전 시공관리 시스템

Ⅷ. 결론

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지하공간 굴착 현장 조사 개요지하공간 굴착 현장 조사 개요

조사 목적

• 지하공간 굴착 자료의 효율적 수집과 안정성 확보

• 지하공간 굴착 자료의 활용 방안 마련

• 지하공간 붕괴 위험 관리 시스템화

보다 간편한 시스템 운용을 위한 정보 제공• 보다 간편한 시스템 운용을 위한 정보 제공

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국내외 적용 사례 (1)국내외 적용 사례 (1)

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

국내외 적용 사례 (2)국내외 적용 사례 (2)

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< 한국 수자원 공사 >

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

국내외 적용 사례 (3)국내외 적용 사례 (3)

< 계측사 작성 > < 지질전문가 작성 >

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< 계측사 작성 > < 지질전문가 작성 >

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국내외 적용 사례 (4)국내외 적용 사례 (4)

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국내외 적용 사례 (5)국내외 적용 사례 (5)

< OO 댐 여수로 현장 >< OO 댐 여수로 현장 >

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국내외 적용 사례 (6)국내외 적용 사례 (6)

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< 대만 철로 터널 현장 조사 자료 >

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

국내외 적용 사례 (7)국내외 적용 사례 (7)

< 오스트리아 터널 현장 자료 >

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

출처: U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation

중요 목표

터널이나 Shaft 건설 과정에서 발생되는 많은 지질학적 특성을 시간에 따라 Mapping 과정 획득

현재 건설활동 중 즉각적 평가, 굴진 상태 예상, 사무실 양식들과

자료 공유 처리의 용이성 획득자료 공유 처리의 용이성 획득

체계적이고 명확한 지질학적 특성이 디자인 리뷰를 통해 수집되고, 프로젝트와 계약자들에 의해 사용됨

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

일반 사항

터널 공사는 본질적으로 일직선으로 늘어선 활동이다.

일반 사항

• 모든 과정, 장비 운반 장치, 작업 활동이 한 라인으로 발생

• Mapping은 많은 답사와 시간이 요구되므로 확실한 계획 수립 요망

• 지질학적 Mapping은 건설 사이클의 최적합 부분에서 통합

• 불필요한 시간을 보내는 것은 비효율적이며, 심지어 건설 활동을 방해

사용 가능한 지질학적 데이터는 적합한 양식으로 작성된다.

• 서류로 작성된 지질학적 특성은 Mapping 과정에서 도출

• 대부분 양식은 가능한한 많은 작업을 쉽게 처리하기 위하여 디자인

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• 작성된 양식은 사무실에서 빠르고, 편리하게 유통 (복사, 편집, 전송 등)

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

일반 사항

데이터의 가치는 축소 또는 과장될 수 없다.

지질학적 데이터 수집은 지질학적 관점의 Tunnel mapping 과정 없이는 불가능

일반 사항

• 지질학적 데이터 수집은 지질학적 관점의 Tunnel mapping 과정 없이는 불가능

• 지질학적 표현이 없다면, 데이터 수집 과정에서 많은 오류가 발생

목적별 Mapping 등 특별한 Mapping 과정이 요구될 때도 있다.

• 예를 들어, 지반 특성 명확화, 지불 계약, 프로젝트 수행과정 등에서 발생

매뉴얼은 중요한 역할을 수행한다.

• 데이터의 요구사항과 포맷의 접근 용이

• 지질학자들 간의 불일치성 축소

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• 특별한 방법의 Mapping 기준 확보

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

자료 수집 항목

1. Rock Classification (암반 분류)

자료 수집 항목

• Formation Boundaries– 성층의 두께와 모양, 연약지반 지역, 불안정한 암반 설명성층의 두께와 양, 연약지반 지역, 불안정한 암반 설명

• Physical properties- 유사한 암반물질, 약한 성질, 색깔에 대한 반응과 비교하여 강도를 결정

• Alteration (대체, 변질)- 정도, 유형, 범위, 건설시 영향에 관한 내용- 변화정도, 결합, 풍화작용 구분변화정 , 결합, 풍화작용 구분

• Features (특징)- 크기, 형태, 광석화 등을 설명

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

자료 수집 항목

2. Conditions Which Affect Stability of the Rock (암반 안정성에 영향을 미치는 조건들)

자료 수집 항목

• Joint or joint systems- open/close 정도, 연속성, 길이, 단층 마찰면, 평평도, 용결화, 굴곡, 채움, 주향/경사

등을 설명

• Shear zones- 암반의 물리적 상태와 파쇄 정도, 각력암(breccia)과 단층 점토(gouge) 파쇄정도와

조밀함 정도, 단층 점토의 두께, 물리적 특성 등을 설명조밀함 정도, 단층 점토의 두께, 물리적 특성 등을 설명

• Faults (단층)- 단층 각력암이나 단층 점토의 거침 정도, 변이 정도, 암반의 안정성 등을 설명

3. Effect of Tunneling on Rock (암반 터널 효과)

• 굴착 이후 암반 상태 암반 붕락 공기 수행률 터널 상부 천단부의 하중증가 초기 지반

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• 굴착 이후 암반 상태, 암반 붕락, 공기 수행률, 터널 상부 천단부의 하중증가, 초기 지반상황과 공기중 상호작용 사이의 시간차이 설명

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

자료 수집 항목

4. Tunnel Excavation Methods (터널 굴착 방법)

자료 수집 항목

• Blast pattern - 암석의 부서진 조각 크기, 부서짐의 정도, 터널벽의 상태를 설명

O b k• Overbreak- Overbreak와 fallout은 실제적인 굴착선의 평균으로 판단- 터널 종단을 따라서 단면상에 평균 overbreak를 작성- 지질학적 상태 건설 방법 특히 blasting과정과 관계있음지질학적 상태, 건설 방법, 특히 blasting과정과 관계있음

• Ground behavior- 블록화정도, 공동, 팽창, 압축을 기술

• Supports- 지주의 크기와 공간, 구조의 크기와 유형, 불량지반의 support양식 제시

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• Machine excavation- 진행 정도, 주어지는 압력, 암석의 파손 정도 등을 설명

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

자료 수집 항목

5. Hydrogeology

자료 수집 항목

• 모든 수맥을 기록, mapping

• 이미 기록된 수맥 변화를 기록

• 물이 심하게 광물화되었다면, 배출된 물의 오염이나 물의 화학적 분석

6. Gas (가스)

• 유형, 가스의 양, 발견 지점, 지질학적 관계, 배출점 mapping

• 안전요원에 의해 표본 채출

• 기록 활동 수행 필요

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기록 활동 수행 필

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Underground Geologic Map 작성 요령Underground Geologic Map 작성 요령

자료 수집 항목

7. Instrumentation, Special Tests, Grout, and Feeler Holes

자료 수집 항목

• 위치와 주상도는 tunnel map에 표시해야 됨

8 Miscellaneous Excavations8. Miscellaneous Excavations

• surge tanks, gate shafts, 개착터널 입출구부 등과 관련된 사항 표시

9. Sampling

• 체계적 샘플링 프로그램은 지질학적 mapping에 필수체계적 샘플링 프로그램은 지질학적 mapping에 필수• 5cm X 8cm 또는 이상• 지역과 날짜가 쓰여진 sample bag에 보관• 쉽게 부서지는 암반은 플라스틱 등으로 보호

지층의 대표적 샘플링은 필수적

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• 지층의 대표적 샘플링은 필수적• 샘플링에서 사진 촬영은 대단히 효과적, 건설 기록의 주요한 부분을 차지

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Tunnel mapping form with key alphanumeric descriptors

and mapping data

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Tunnel mapping form with blocks for title and geologic dataTunnel mapping form with blocks for title and geologic data

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Full periphery mapping method layoutFull periphery mapping method layout

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Full periphery geologic map exampleFull periphery geologic map example

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Map layout tunnel for geologic Relationship of planar feature Map layout tunnel for geologicmapping

p ptrace to map projections

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As built summary geology tunnel mapAs built summary geology tunnel map

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터널 안전관리 시스템터널 안전관리 시스템

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터널붕괴/붕락사례 수집현황터널붕괴/붕락사례 수집현황

국내국내 터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례 조사조사

““Neural NetworkNeural Network을을 이용한이용한 터널설계터널설계 적정성적정성

2020개개 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례

붕괴붕괴//붕락현장붕락현장 추가추가 조사조사

4040개개 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례

eu a e oeu a e o 을을 이용한이용한 터널설계터널설계 적정성적정성

평가용평가용 Expert System Expert System 개발개발”” ((한국건설기술연구원한국건설기술연구원))붕괴붕괴//붕락현장붕락현장 추가추가 조사조사

국외국외 터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례 조사조사

9797개개 막장조사막장조사 사례사례

19601960년대년대 노르웨이노르웨이 스웨덴스웨덴 등등 북유럽북유럽 지역지역 터널터널 붕괴붕괴//붕락이붕락이 발생한발생한

6161개개 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례

국외국외 터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례 조사조사

19601960년대년대 노르웨이노르웨이, , 스웨덴스웨덴 등등 북유럽북유럽 지역지역

1414개개 프로젝트에프로젝트에 대한대한 조사조사 사례사례 (Cecil)(Cecil)터널터널 붕괴붕괴//붕락이붕락이 발생한발생한

6161개개 사례사례 추출추출

지속적인지속적인 DB DB 구축구축 계획계획

지속적인지속적인 자료자료 보완보완 터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 사례사례 추가추가

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붕괴현장자료 DB구축

터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 영향인자영향인자 선정선정

붕괴현장자료 DB구축

조사된 터널 붕괴/붕락 사례를 바탕으로 DB를 구축하기 전에 터널

붕괴/붕락에 영향을 미칠것으로 예상되는 주요인자들을 선정

터널터널 붕괴붕괴//붕락붕락 영향인자영향인자 선정선정

붕괴/붕락에 영향을 미칠것으로 예상되는 주요인자들을 선정

기하학적 조건 암질상태 불연속면조건 지하수조건 굴착조건 지보/보강수준

막장암종막장 풍화도RQD, N치

불연속면의상태불연속면의기하학적

지하수 유입량/터널길이지하수위

굴착방법굴착효율

터널 굴착단면적터널 심도비(Z0/D)

지보패턴수준보조 공법

특성

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터널 붕괴현장자료 분류체계터널 붕괴현장자료 분류체계

1. 기하학적 조건

터널 굴착 단면적

1. 기하학적 조건

터널굴착터널굴착단면적

(㎡)

20미만(극소단면)

20~45(소단면)

45~70(중단면)

70~120(중대단면)

120~200(대단면)

200초과(초대단면)

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

터널 심도비터널 심 비

- D는 터널 환산직경이며, 산악터널의 경우 갱구부 100m이내에서는 Z0값을 입구와의 거리와 토피고 중 작은값을 적용

터널터널심도비(Z0/D)

7초과(초고심도)

4.5~7(고심도)

2.5~4.5(중심도)

1~2.5(저심도)

1미만(초저심도)

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

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분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

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터널 붕괴현장자료 분류체계

2. 지반조건

터널 붕괴현장자료 분류체계

막장 암종

- ASTM, ISRM 및 RMR/Q시스템 평가표 활용

2. 지반조건

ASTM, ISRM 및 RMR/Q시스템 평가표 활용

암 종

휘록암, 규암,

일부 현무암,

화강암, 편마암,

미사암, 역암,

대리암, 석회암,

집괴암, 흑운모

다공질 사암,

셰일,응회암,

실트암석영, 석영맥 화강편마암 편암 점판암

실트암

일축압축강도

(MPa)150이상 150~100 100~50 50~10 10이하

점하중강도

(MPa)10 이상 10~4 4~2 2~1 1이하

여러 번 강한 타 강한 타격으로 1회 타격시 쉽게햄머 타격 시

일반적인 조건

여러 번 강한 타

격으로 패각상의

조각으로 깨짐

강한 타격으로

깨지거나 모서리

가 깍이는 정도

1회 타격시 쉽게

깨지며 모서리가

으스러짐

햄머로 눌러 으

스러지는 정도

손으로 눌러 으

스러지는 정도

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분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

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터널 붕괴현장자료 분류체계

2. 암질상태

터널 붕괴현장자료 분류체계

지반등급 (서울시 표준 지반분류체계 및 ASTM 분류기준표 활용)

2. 암질상태

RQD<10RQD(%)/N치 75~100 50~75 25~50 25~10

RQD<10

N≥50 N<50

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

막장 풍화도 (ISRM 분류기준표 참조)

풍화 등급 풍화 정도분류코드

신선( ) 풍화작용의 흔적이 없는 상태신선(Fresh) 풍화작용의 흔적이 없는 상태 Ⅰ

약한풍화(Slightly Weathered)

기반암 중에 발달된 불연속면을 따라 이미 약한 풍화작용이 시작되고 있으나 암석자체에는 아무런 풍화작용이 일어나지 않은 상태

보통풍화 전 암석표면에부터 풍화가 진행중이며 색조는 변하였으나 손으로보통풍화(Moderately Weathered)

전 암석표면에부터 풍화가 진행중이며, 색조는 변하였으나 손으로부스러트릴 수 없는 상태

심한풍화(Highly Weathered)

암석 내부까지 풍화가 진행중이며, 점토 물질이 협재되어 있어 부분적으로 쉽게 부스러트릴 수 있는 상태

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완전풍화(Completely Weathered)

암석전체가 완전히 풍화되어 흙으로 변화되었으나 모암의 원조직과 구조를 지니며, 간혹 풍화를 받지 않은 암편을 함유하는 상태.

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터널 붕괴현장자료 분류체계

3. 불연속면 조건

터널 붕괴현장자료 분류체계

불연속면 상태 (총등급은 세부등급의 합. Anon, 1977; Baton, 1978, 김영근 등 참조)

3. 불연속면 조건

조건 불연속면 상태

연속성(m) <1 1~3 3~10 10~20 >20

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

간극(mm) 밀착 <0.1 0.1~1.0 1~5 >5

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

거칠기 매우 거침 거침 약간거침 부드러움 매우 부드러움거칠기 매우 거침 거침 약간거침 부드러움 매우 부드러움

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

풍화정도 풍화안됨 약간풍화 보통풍화 심한풍화 완전풍화

분류코드

견고한 충진물(팽창성물질 무)

연약한 충진물(팽창성물질 유)

충진물(mm)

(팽창성물질 무) (팽창성물질 유)

<5 >5 <5 5>

충진물 방해석, 석영존재하고 물흔적없음

모래, 점토, 각력이 존재하고 물흔적 있음

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

연약대/단층대 두께(m)

무 <3 3~7 7~10 >10

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

단층 종류 무정단층,

주향이동단층역단층 트러스트단층(충상단층)

31

단층 종류 무주향이동단층

역단층 러 단층 충상단층

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

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터널 붕괴현장자료 분류체계

3. 불연속면 조건

터널 붕괴현장자료 분류체계

불연속면의 기하학적 특성 (총등급은 세부등급의 합, RMR 분류표 참조)

3. 불연속면 조건

터널굴진 방향과

불연속면방향

터널굴진 방향과 불연속면과 직교터널굴진 방향과불연속면과 평행

경사 방향 역경사 방향 터널 축과 평행

45~90° 20~45° 45~90° 20~45° 20~45° 45~90°

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅲ Ⅴ

불연속면수 괴상1개 또는 불규칙 2개 또는 불규칙 3개 또는 그이상의

불연속면수 괴상1개 또는 불규칙

불연속면 수2개 또는 불규칙

불연속면 수3개 또는 그이상의불규칙 불연속면 수

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

32

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터널 붕괴현장자료 분류체계

4. 지하수 조건

터널 붕괴현장자료 분류체계

터널 길이 당 지하수 유입량 (RMR 및 Q시스템 분류표 참조)

4. 지하수 조건

막장 지하수 상태 건조 및 습기인지윤

벽면을 타고 피압수 압력상막장 지하수 상태(일반적조건)

건조 및소량유출

습기인지정도

습윤벽면을 타고

흐름피압수 압력상태의 집중용수

터널길이(10m)당지하수 유입량(ℓ/min)

< 5 5~10 10~25 25~125 > 125

지하수위

지하수 유입량(ℓ/min)

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

지하수위

- Z0:토피고, D:터널직경, Hw:지하수위

지하수위0이하 0~1 1~5 5~10 10~20 20이상

(Z0+D)/(Hw)0이하 0 1 1 5 5 10 10 20 20이상

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

33

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터널 붕괴현장자료 분류체계

5. 굴착조건

터널 붕괴현장자료 분류체계

굴착방법 (기존 분류체계 및 설계자료 참조)

5. 굴착조건

종단분할다단벤치

(벤치수 3개이상)미니벤치(벤치길이

숏 벤치(벤치길이

롱 벤치(벤치길이 50 이 전단면굴착

종단분할굴착형태

(벤치수 3개이상)연직분할굴착

(벤치길이1D미만)

(벤치길이1D~50m)

(벤치길이 50m이상)

전단면굴착

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ횡단분할

10 미만 10~30 30~70 70~100 100 이상횡단분할단면적

10㎡미만 10 30㎡ 30 70㎡ 70 100㎡ 100㎡이상

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

굴착효율 (기존 분류체계 및 설계자료 참조)

- 발파여굴은 여굴 허용기준에 대한 비율이며 배토율은 굴삭부피에 대한 비율굴착 결과 매우양호 양호 보통 불량 매우불량굴착 결과 매우양 양 통 불량 매우불량

발파굴착시 여굴율 (%) 100이하 100~105 105~110 110~120 120이상

기계화 굴착시 배토율 (%) 100이하 100~105 105~110 110~120 120이상

34

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

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터널 붕괴현장자료 분류체계

6. 지보/보강 수준

터널 붕괴현장자료 분류체계

지보패턴 수준 (각 항목별 등급의 합, 터널환산직경 10m기준, 도로설계편람)- 기준패턴과 적용(설계)패턴 비교 시, 각 항목별 적용패턴의 투입제원이 기준

6. 지보/보강 수준

패턴값보다 크면 Ⅰ의 분류코드를 부여하고, 같으면 Ⅱ, 작으면 Ⅲ을 부여함

기준 패턴값 (패턴 Ⅳ) 각 항목별 등급 설정체계

숏크리트 두께 12cm

기준패턴 < 적용패턴(패턴 Ⅳ) = Ⅰ기준패턴 = 적용패턴(패턴 Ⅳ) = Ⅱ기준패턴 > 적용패턴(패턴 Ⅳ) = Ⅲ

록볼트길이 4m

간격 1.5m

강지보공 간격 1.5m

굴진장 1 0m~1 5m

보조공법

굴진장 1.0m 1.5m

보조공법보조공법 적용 보조공법

보조공법보조공법미적용경암 연암 풍화암 풍화토

분류코드 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

35

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터널 붕괴사례 DB 재구성터널 붕괴사례 DB 재구성

현재까지 총 56개의 터널 붕괴사례를각 분류항목별 자료 완성도

현재까지 총 56개의 터널 붕괴사례를수집하였으며, 암반터널 뿐만 아니라천부 토사터널 까지 포함됨

본 DB 터널 붕괴자료 1980년대 이후

분류항목 자료

대분류 세분류 완성도

기하학적 특성터널환산단면적 80.40%

본 DB 터널 붕괴자료 : 1980년대 이후현재까지 붕괴, 붕락 사고 조사 자료와보강방안 보고서 자료임

기하학적 특성터널환산심도비 82.60%

지반조건

암종 95.70%

RQD/N치 69.60%

지반막장 풍화도 82 60%자료관리: 터널붕괴 현장 자료는 각 분류항목별로 전체 자료 수에 대한 유효자료 수의 비율인 자료 완성도 개념 도입

지반막장 풍화도 82.60%

불연속면 조건

불연속면 상태 82.60%

불연속면의71.70%

기하학적특성

붕괴된 터널은 지하철 터널 44.6%, 도로터널 41.1%로 가장 많고, 철도터널

지하수 조건지하수 유입량 97.80%

지하수위 71.70%

굴착조건굴착방법 84.80%

7.1%, 기타 7.1%로 구성됨

굴착성능 및 지보패턴관련 항목 자료미흡

굴착조건굴착성능 56.50%

지보/보강 수준지보패턴 수준 58.70%

보조공법 71.70%

붕락형태 100%

36

미흡붕락결과

붕락형태 100%

붕락규모 80.40%

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터널의 파괴 시점 및 위험율 분포터널의 파괴 시점 및 위험율 분포

터널 붕괴 : 파괴시점 및 위치에 따라 터널터널 시공시공 개념도개념도터널 붕괴 파괴시점 및 위치에 따라분류

-굴진중 막장 파괴 : 굴진중 무지보 막장에서 발생장에서 발생

-후방 숏크리트 파괴 : 굴진완료 후, 일정 기간이 지난 후 발생

위험도 정도위험도 정도

터널 무지보 막장 > 1차 지보재 설치구간 및 막장전방 0.5D구간 > 후방

터널터널 구간별구간별

굴착완료후 라이닝 타설된 구간 붕괴는 매우 적음 => 그러나, 최근 라이닝타설 후, 다양한 원인제공으로 인하여

터널터널 구간별구간별붕괴붕괴 위험도위험도

숏크리트 파괴가 발생하는 사례가 빈번히 발생 (즉, 시간의존성 지반거동과연계)

37

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터널 붕괴/붕락 사례의기초 통계 분석기초 통계 분석

38

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국내 터널 붕괴사례 현황 분석국내 터널 붕괴사례 현황 분석

붕괴유형 및 규모 현황붕괴유형 및 규모 현황

39

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터널붕괴사례 DB 통계분석

터널붕락 현황분석

터널붕괴사례 DB 통계분석

터널붕락 현황분석

• 암종분포 : 변성암류(71%), 퇴적암류(18%), 화성암류(11%)• 편마암(주로 흑운모편마암) 지역에서 붕락이 발생(61%)

40

• 편마암(주로 흑운모편마암) 지역에서 붕락이 발생(61%),퇴적암중 셰일, 특히 탄질 셰일층 붕락 위험성 큼

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터널붕괴사례 DB 통계분석터널붕괴사례 DB 통계분석

터널붕락 현황분석터널붕락 현황분석

70%

80%

45%

50%

붕락구간붕락구간

40%

50%

60%

생 백

분율

25%

30%

35%

40%

빈도

갱구이격거리(L)

터널직경(D)

갱구이격거리(L)

터널직경(D)

10%

20%

30%

붕락

발생

10%

15%

20%

25%

발생

0%

10%

상반굴착시 붕락 하반굴착시 붕락 굴착완료후 붕락

굴착단계

0%

5%

0~5 5~10 10~15 15이상

갱구이격거리/터널직경(L/D)

• 굴착단계별 붕락발생빈도- 상반굴착시 붕락(69%), 하반굴착시 붕락(19%), 굴착완료후 붕락(12%)갱구로부터의 이격거리에 따른 붕락발생빈도(L/D) 산악터널 기준

41

• 갱구로부터의 이격거리에 따른 붕락발생빈도(L/D)-산악터널 기준- 0~5(36%), 5~10(8%), 10~15(11%), 15이상(44%)

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터널붕괴사례 DB 통계분석터널붕괴사례 DB 통계분석

터널붕락 현황분석터널붕락 현황분석

9

10

60%

70%

토피고토피고토피고

5

6

7

8

널직

경(Z

o/D

)

Zo/D=6

40%

50%

발생

D

토피고

(Zo)

D

토피고

(Zo)

D

토피고

(Zo)

2

3

4

5

토피

고/터

10%

20%

30%

붕락

0

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

터널심도에 따른 지표함몰형 붕괴현장 수

0%

10%

0~3 3~6 6~9 9이상

토피고/터널직경(Zo/D)

• 터널 심도 및 단면크기에 따른 붕락발생 빈도(Zo/D) - 0~3(59%), 3~6(31%), 6~9(7%), 9이상(3%)터널심도에 따른 지표함몰형 터널붕괴 빈도는 (Z /D) 6 이하에 10개 현장이 분포함

42

• 터널심도에 따른 지표함몰형 터널붕괴 빈도는 (Zo/D)=6 이하에 10개 현장이 분포함

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터널붕괴 위험도 지수터널붕괴 위험도 지수KTH-Index

(KICT Tunnel Hazard-Index)

43

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터널 붕괴 위험도 지수의 개요터널 붕괴 위험도 지수의 개요

지수값 : 지수산정을 위한 항목과 각 항목에 부여되는 가중치로 결정지수 신뢰성 : 각 항목에 부여되는 가중치의 객관성에 좌우됨가중치 : 설문조사나 전문가의 경험에 의해 결정

(결정자에 따라 가중치 달라짐 => 객관성 저하)

터널 붕괴 사례를 토대로 한영향 항목 선정 및 가중치 산정 기법 개발

I t ti t i 개념 도입Interaction matrix 개념 도입

인공신경망 기반 민감도 분석 시스템 개발

44

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Interaction matrix 개념Interaction matrix 개념

영국 Hudson교수가 암반의 거동 메카니즘을 설명하기 위해연관도 행렬(Interaction matrix) 제안 (1992)

45

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Interaction matrix 개념Interaction matrix 개념

영국 Hudson교수가 암반의 거동 메카니즘을 설명하기 위해연관도 행렬(Interaction matrix) 제안 (1992)

46

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배경이론: 연관도 행렬의 이해배경이론: 연관도 행렬의 이해

F t A Influence B∂Factor A Influence

of A on B A∂

Influencef B A Factor B

A∂of B on A Factor B

B∂

4747

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인공지능기반 민감도 해석인공지능기반 민감도 해석

기존 수학적 민감도 해석기법들과는 달리기존 수학적 민감도 해석기법들과는 달리, 민감도 분석시 연계된 항목의 민감도를 결정에 있어 수학적 제한조건이 없음

구축된 터널 붕괴/붕락사례 DB를 이용 인공신경망을 학습학습된 인공신경망의 출력노드(붕괴/붕락결과)에 대한 입력노드학습된 인공신경망의 출력노드(붕괴/붕락결과)에 대한 입력노드(붕괴/붕락원인)의 1차 편미분값을 산출하고, 각 현장별 붕괴/붕락원인 규명을 위한 민감도 분석을 수행최신 인 신경망 학습알 리 인최신 인공신경망 학습알고리즘인 Resilient propagation (RPROP)를 이용기존 연구를 통해 알려진 최적 학습상수들을 이용

48

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (I)터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (I)

총 13개의 분류항목 각각을

1번현장 2번현장 3번현장 4번현장 5번현장 6번현장 7번현장

당인리전력구 충주-봉양간 2가수원터널 25-36공구 33K5-14공구 38K1-10공구 간석5-17 19k+93

경기도 충청북도 충청남도 경기도 경기도 경기도 경기도

max min 전력구터널 도로터널 도로터널 지하철터널 지하철터널 지하철터널 지하철터널

133.0 7.4 7.4 77.5 103.1 123.2 106.9 89.0 46.8(1-1) 터널단면적(m^2)

현장번호

현장명

위치

터널종류

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화6.0 1.0 1 4 5 6 5 4 3

0 0.6 0.8 1 0.8 0.6 0.4

120.0 9.3 47.50 21.50 21.18 11.70 17.60 16.50 33.00

6.0 1.0 4 5 5 5 5 5 5

0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

25.7 0.0 12 7.2 25.7 3.2 4 3.7 10

4.0 1.0 3 2 4 2 2 2 2

0.33 0.67 0.00 0.67 0.67 0.67 0.67

1.2 0.0 0.25 0.33 1.21 0.27 0.23 0.22 0.30

5.0 1.0 4 4 1 4 4 4 4

0 75 0 75 0 0 75 0 75 0 75 0 75(2)

(1)기하학적

특성

20미만[1],20~45[2],45~70[3],70~95[4],95~120[5],120초과[6]

(1-2) 터널심도

10미만[6],10~35[5],35~60[4],60~85[3],85~110[2],110초과[1]

지하수위(지표하 m)

0[1],1~10[2],10~20[3],20초과[4]

0[5],0~0.4[4],0.4~0.7[3],0.7~1.0[2],1.0초과[1]

(2-1) 지하수위/터널심도

Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반

0.75 0.75 0 0.75 0.75 0.75 0.75

건조상태[1] 5.0 2.0

습기인지정도[2]

습윤[3]

벽면을 타고 물이흐르는 상태[4]

피압수, 압력상태의 집중용수[5]

1 0.75 0.5 1 0.5 0.5 0.5

토사층 [5] 5.0 1.0

풍화암층 [4]

연암층 [3]

보통암층 [2]

경암이상 [1]

( )지하수 상태

(2-2) 터널전체 용수상태

(3-1) 막장 지반분류

5 4 3 5 3 3 3

1 5 4 4 3 4 4

인공신경망기반민감도 해석기법 적용

0 1 0.75 0.75 0.5 0.75 0.75

심성암류 [1] 6.0 1.0

화산암류 [2]

퇴적암류 [3]

편암류 [4]

편마암류 [5]

기타변성암류 [6]

0.8 0.8 0.4 0 0.8 0.8 0

무 [1] 3.0 1.0

단층 존재 [2]

단층 파쇄대 존재 [3]

(3-2) 막장 암석 종류

(3-3) 연약대 존재

(3)막장지반

특성

3 33 3 3 33

5 5 3 1 5 5 1

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index)

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Massive[1] 6.0 1.0

One set[2]

Two set[3]

Three set 이상[4]

Random[5]

0.60 0.00 0.60 0.40 0.80 0.40 0.40

Very favourable[1] 5.0 1.0

Favourable[2]

Fair[3]

Unfavourable[4]

Very unfavourable[5]

(4-1) 절리군 수

(4-2) 터널과 불연속면의 방향성

(4)불연속면

특성

4 1 4 3 5 3 3

4 1 4 4 5 4 4

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

Very unfavourable[5]

0.75 0 0.75 0.75 1 0.75 0.75

rough[1] 3.0 1.0

smooth[2]

slickenside[3]

0.5 0 0.5 0 0 0.5 0

Shield[1] 4.0 2.0

TBM[2]

NATM[3]

Peak[4]

0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67

전단면굴착 [6] 6 0 4 0

(5-1) 터널굴착방법

(4-3) 절리상태2 1 2 1 1 2 1

3 3 3 3 3 3 3

49

KTH-Index 평가 기준표 제공

전단면굴착 [6] 6.0 4.0

상하반분할굴착 [5]

Ring cut [4]

가인버트시공 [3]

Single side wall drift [2]

Two side wall drift [1]

0.8 0.8 0.8 1 0.8 0.8 0.6

(5-2) 굴착형태

(5)시공조건 5 5 5 6 5 5 4

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (II)

WeightsCauses,

CpiKICT TUNNEL HAZARD INDEX ( KTH-INDEX )총 13개의 분류항목 각각을

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (II)

Cpi

W1-11-1

터널단면적∑R1

W1-21-2

터널심도∑R2

2-1

( )

(3 3)(1 1)

∂ −∂ −

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화

W2-1

2 1지하수위/터널심도

∑R3

W2-2

2-2터널전체용수상태

∑R4

W3-1

3-1막장

지반분류∑R5

(4 3)(2 2)∂ −∂ −

Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반W3-2

3-2막장

암석분류∑R6

W3-33-3

연약대 존재∑R7

W4-14-1

절리군수∑R8

(1 1)(3 3)∂ −∂ −

인공신경망기반민감도 해석기법 적용

4 1 절리군수∑ 8

W4-2

4-2터널과

불연속면의방향성

∑R9

W4-34-3

절리상태∑R10

(2 2)(4 3)

∂ −∂ −

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index) W5-1

5-1터널

굴착방법∑R11

W5-25-2

굴착형태∑R12

W5-3

5-3보조공법의

적용∑R13

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

50

Effects,Epi

∑C1 ∑C2 ∑C3 ∑C4 ∑C5 ∑C6 ∑C7 ∑C8 ∑C9 ∑C10 ∑C11 ∑C12 ∑C13

1 3

1

1 3

1

ii

ii

R

o r C

=

=

∑KTH-Index 평가 기준표 제공

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (III)

총 13개의 분류항목 각각을입력과 출력노드가 동일한 미러구조 설정

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (III)

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화 입력과 출력노드가 동일한 미러구조 설정총 56개 사례 DB를 이용하여 최적화 학습RPROP학습알고리즘과 최적학습상수 사용일반화 학습을 위한 EARLY-STOPPING기법Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반

일반화 학습을 위한 EARLY-STOPPING기법사용

인공신경망기반민감도 해석기법 적용

Output layer

(1-1) (1-2) (2-1) (2-2) (3-1) (3-2) (3-3) (4-1) (4-2) (4-3) (5-1) (5-2) (5-3)

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index)

Hidden layers

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

Input layer

(1 1) (1 2) (2 1) (2 2) (3 1) (3 2) (3 3) (4 1) (4 2) (4 3) (5 1) (5 2) (5 3)

51

KTH-Index 평가 기준표 제공(1-1) (1-2) (2-1) (2-2) (3-1) (3-2) (3-3) (4-1) (4-2) (4-3) (5-1) (5-2) (5-3)

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (IV)

0 00E+00 0 00E+00 2 72E-05 9 14E-05 4 04E-05 6 48E-05 3 28E-05 1 16E-05 7 86E-05 4 52E-05 5 86E-05 2 66E-06 3 08E-05총 13개의 분류항목 각각을

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (IV)

0.00E+00 0.00E+00 2.72E 05 9.14E 05 4.04E 05 6.48E 05 3.28E 05 1.16E 05 7.86E 05 4.52E 05 5.86E 05 2.66E 06 3.08E 05

0.00E+00 0.00E+00 1.54E-04 3.43E-04 7.37E-05 7.38E-05 1.69E-04 8.24E-05 1.38E-04 1.08E-04 2.36E-04 8.00E-05 7.15E-05

0.00E+00 0.00E+00 1.00E+00 4.38E-04 2.43E-04 3.59E-04 3.04E-04 1.20E-04 4.90E-04 1.31E-04 4.02E-04 1.36E-04 2.02E-04

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화

0.00E+00 0.00E+00 1.16E-04 1.00E+00 1.78E-04 2.21E-04 1.67E-04 5.91E-05 2.90E-04 2.25E-05 1.90E-04 6.07E-05 1.35E-04

0.00E+00 0.00E+00 2.76E-04 5.47E-04 1.00E+00 3.41E-04 3.69E-04 1.12E-04 4.26E-04 1.54E-04 4.80E-04 1.24E-04 2.00E-04

Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반0.00E+00 0.00E+00 2.23E-05 2.72E-05 4.54E-05 1.00E+00 2.39E-05 6.96E-06 8.47E-05 1.30E-05 2.97E-05 1.42E-05 4.02E-05

0.00E+00 0.00E+00 6.99E-05 1.51E-04 8.51E-05 1.15E-04 1.00E+00 2.62E-05 1.57E-04 2.17E-05 1.19E-04 4.30E-05 6.56E-05

인공신경망기반민감도 해석기법 적용

0.00E+00 0.00E+00 7.18E-05 1.18E-04 9.92E-05 1.40E-04 9.32E-05 1.00E+00 1.93E-04 4.66E-06 1.04E-04 4.32E-05 7.60E-05

0.00E+00 0.00E+00 1.21E-04 2.32E-04 9.34E-05 1.07E-04 1.47E-04 5.73E-05 1.00E+00 8.79E-05 2.18E-04 4.21E-05 7.34E-05

0.00E+00 0.00E+00 5.79E-05 1.28E-04 7.75E-05 1.07E-04 9.63E-05 2.45E-05 1.37E-04 1.00E+00 1.03E-04 3.42E-05 5.80E-05

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index)0.00E+00 0.00E+00 8.25E-04 1.66E-03 8.37E-04 1.12E-03 1.16E-03 3.68E-04 1.29E-03 5.45E-04 9.99E-01 3.81E-04 6.21E-04

0.00E+00 0.00E+00 8.87E-04 1.86E-03 8.85E-04 1.18E-03 1.17E-03 4.06E-04 1.43E-03 6.61E-04 1.52E-03 1.00E+00 6.78E-04

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

52

0.00E+00 0.00E+00 5.92E-05 1.27E-04 4.69E-05 6.04E-05 7.22E-05 3.90E-05 7.23E-05 5.11E-05 1.01E-04 2.65E-05 1.00E+00KTH-Index 평가 기준표 제공

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (V)

총 13개의 분류항목 각각을

터널붕괴 위험도 지수 산정과정 (V)

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화

WeightsCauses,

Cpi

7 22E-01 0 00E+00 0 00E+00 2 72E-05 9 14E-05 4 04E-05 6 48E-05 3 28E-05 1 16E-05 7 86E-05 4 52E-05 5 86E-05 2 66E-06 3 08E-05 4 84E-04

KICT TUNNEL HAZARD INDEX ( KTH-INDEX )

Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반

KTH Index =

7.22E 01 0.00E+00 0.00E+00 2.72E 05 9.14E 05 4.04E 05 6.48E 05 3.28E 05 1.16E 05 7.86E 05 4.52E 05 5.86E 05 2.66E 06 3.08E 05 4.84E 04

2.28E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.54E-04 3.43E-04 7.37E-05 7.38E-05 1.69E-04 8.24E-05 1.38E-04 1.08E-04 2.36E-04 8.00E-05 7.15E-05 1.53E-03

8.21E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.00E+00 4.38E-04 2.43E-04 3.59E-04 3.04E-04 1.20E-04 4.90E-04 1.31E-04 4.02E-04 1.36E-04 2.02E-04 2.82E-03

1.07E+01 0.00E+00 0.00E+00 1.16E-04 1.00E+00 1.78E-04 2.21E-04 1.67E-04 5.91E-05 2.90E-04 2.25E-05 1.90E-04 6.07E-05 1.35E-04 1.44E-03

8.55E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.76E-04 5.47E-04 1.00E+00 3.41E-04 3.69E-04 1.12E-04 4.26E-04 1.54E-04 4.80E-04 1.24E-04 2.00E-04 3.03E-03

13

1( )i i

iw I

=

×∑w : 각 항목의 가중치인공신경망기반

민감도 해석기법 적용 6.25E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.23E-05 2.72E-05 4.54E-05 1.00E+00 2.39E-05 6.96E-06 8.47E-05 1.30E-05 2.97E-05 1.42E-05 4.02E-05 3.08E-04

6.94E+00 0.00E+00 0.00E+00 6.99E-05 1.51E-04 8.51E-05 1.15E-04 1.00E+00 2.62E-05 1.57E-04 2.17E-05 1.19E-04 4.30E-05 6.56E-05 8.53E-04

3.36E+00 0.00E+00 0.00E+00 7.18E-05 1.18E-04 9.92E-05 1.40E-04 9.32E-05 1.00E+00 1.93E-04 4.66E-06 1.04E-04 4.32E-05 7.60E-05 9.42E-04

8.89E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.21E-04 2.32E-04 9.34E-05 1.07E-04 1.47E-04 5.73E-05 1.00E+00 8.79E-05 2.18E-04 4.21E-05 7.34E-05 1.18E-03

iwiI

- : 각 항목의 가중치

- : 각 항목값의 등급

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index)

3.98E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.79E-05 1.28E-04 7.75E-05 1.07E-04 9.63E-05 2.45E-05 1.37E-04 1.00E+00 1.03E-04 3.42E-05 5.80E-05 8.24E-04

1.84E+01 0.00E+00 0.00E+00 8.25E-04 1.66E-03 8.37E-04 1.12E-03 1.16E-03 3.68E-04 1.29E-03 5.45E-04 9.99E-01 3.81E-04 6.21E-04 8.80E-03

1.74E+01 0.00E+00 0.00E+00 8.87E-04 1.86E-03 8.85E-04 1.18E-03 1.17E-03 4.06E-04 1.43E-03 6.61E-04 1.52E-03 1.00E+00 6.78E-04 1.07E-02

4.33E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.92E-05 1.27E-04 4.69E-05 6.04E-05 7.22E-05 3.90E-05 7.23E-05 5.11E-05 1.01E-04 2.65E-05 1.00E+00 6.55E-04

Cpi

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

Effects,Epi

0.00E+00 0.00E+00 2.69E-03 5.72E-03 2.70E-03 3.88E-03 3.80E-03 1.31E-03 4.78E-03 1.84E-03 3.56E-03 9.87E-04 2.25E-03 3.35E-02 Epi

53

KTH-Index 평가 기준표 제공

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KTH Index 평가 기준표 제공

총 13개의 분류항목 각각을

KTH-Index 평가 기준표 제공

적용된 60개 현장에 대한 KTH-Index값 산정

Interaction Matrix개념 도입

3~6 등급 수준으로 등급화적용된 60개 현장에 대한 KTH Index값 산정

적용된 현장은 모두 붕괴현장이므로 산정된 지

수값 범위는 위험한 수준으로 판단위험수준 I 의 지수값 범위: 42-55(10% 현장 포함)Interaction Matrix개념 도입

인공신경망기반 13

위험수준 I 의 지수값 범위: 42 55(10% 현장 포함)

위험수준 II 의 지수값 범위: 56-60(30% 현장 포함)

위험수준 III 의 지수값 범위: 61이상(30% 현장 포함)

인공신경망기반민감도 해석기법 적용 KTH Index =

13

1( )i i

iw I

=

×∑지수평가 기준표

Interaction Matrix 구성

터널 붕괴 위험도(KTH Index)50

60

70

80

ex

42

55

60

HAZARD LEVEL ( I )

HAZARD LEVEL ( II )

HAZARD LEVEL ( III )

터널 붕괴 위험도(KTH-Index) 산정식 제공

10

20

30

40

KTH-Ind 42

KTH-Index:42 미만: Safe42-55 : Hazard Level ( I )55-60 : Hazard Level ( II )

54

KTH-Index 평가 기준표 제공0

1 3 5 7 9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

47

49

51

붕괴 현장 번호

55-60 : Hazard Level ( II )60 초과: Hazard Level ( III )

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평가도표 ver 2 0평가도표 ver. 2.0

KTH-Index 선형 산정모델을 사용하여 보유한 모든 붕괴현장에 대해 KTH-Index값 산정<= UPDATE된 KTH-INDEX 산정 모델 적용붕괴현장의 붕괴유형 및 규모를 고려하여 붕괴유형별 붕괴 위험도 수준을 달리 결정기존 4단계의 위험도 수준을 5단계로 확장 => 붕괴유형별 위험도 변화 수준 달리함산정된 KTH Index값을 잠재 붕괴유형별로 다양한 위험도 수준 평가 가능 => 위험수준과산정된 KTH-Index값을 잠재 붕괴유형별로 다양한 위험도 수준 평가 가능 => 위험수준과잠재 붕괴 유형 예측 가능

기존 평가도표 ver. 1.0

60

70

80

60HAZARD LEVEL ( II )

HAZARD LEVEL ( III )

기존 평가

30

40

50

KTH-Index

42

55

HAZARD LEVEL ( I )

( )

0

10

20

1 3 5 7 9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

47

49

51

붕괴 현장 번호

55

붕괴 현장 번호

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KTH INDEX 현장 적용KTH-INDEX 현장 적용

00터널 붕괴현장 개요00터널 붕괴현장 개요

위치 : 00터널 STA. 10+4.3낙반 현황 : 상부터널 굴착중 단층대의 영향으로 암반 붕락 사고 발생지보재 현황 : 강관다단그라우팅(L=12m, 26공), 강섬유 보강숏크리트(T=25cm), 굴진장 1.5m

지반보강규모 : 290 ㎥

위험도 평가 구간위험도 평가 구간(약 100m)

붕괴구간

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KTH INDEX 현장 적용KTH-INDEX 현장 적용

적용된 막장관찰자료 예시

설계 및 지반조사 자료와 굴진당시 작성한막장관찰자료와 굴진 시공현황 자료를 활용하여 붕괴막장 후방 100m부터 매 막장용하여 붕괴막장 후방 100m부터 매 막장마다 입력자료 작성 후, KTH-Index값 산정

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KTH INDEX 현장 적용KTH-INDEX 현장 적용

지수평가 결과 (천정부 붕락 유형) 지수평가 결과 (토피층 함몰 유형)지수평가 결과 (천정부 붕락 유형) 지수평가 결과 (토피층 함몰 유형)

매 막장마다 산정된 KTH-Index값을 각 붕괴유형별로 위험도 수준을 평가

본 현장은 대규모 천정부 낙반유형으로 붕괴가 발생하였으며, KTH-Index값 평가결과와비교할 때, 본 현장의 붕괴발생 현황 일치하는 것으로 판단됨

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웹기반 터널 안전 시공관리시스템시스템

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웹기반 터널 안전 시공관리 시스템웹기반 터널 안전 시공관리 시스템

설계자료 및 지반조사자료 DB 시스템

시공관리 시스템신규 붕괴사례

자료 DB 시스템

<막장관찰 자료 입력>암질상태

<설계자료 입력>기하학적 조건

<시공현황 입력>굴착조건

시공관리 시스템

붕괴자료 DB 시스템

암질상태불연속면 조건지하수 조건

기하학적 조건 굴착조건지보/보강 수준

인공신경망 학습 및민감도 분석 모듈

SAFE

붕괴 위험도 지수산정 시스템

붕괴

UNSAFE

위험수준붕괴 위험도 지수

평가 시스템

SAFE

전문가

각 분류항목별 가중치(중요도)막장 붕괴 위험도지수(KTH I d )

붕괴위험도지수보정

시스템

붕괴 위험도 지수값 및 위험도 수준이력 관리붕괴 위험도 관리

위험 경보발생 가능한 막장위험조짐 제시현장 정밀검토 항지식기반

DB 시스템

지수(KTH-Index)지수값의 위험수준

시스템 붕괴 위험도 관리현황 보고서 준비

현장 정밀검토 항목 제안검토결과별 추천대처방안 제시

601막장 굴진

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웹기반 터널 안전 시공관리 시스템

시스템의 구성

웹기반 터널 안전 시공관리 시스템

붕괴사례 DB시스템: 시스템의 핵심인 붕괴사례 효율적으로 관리(raw data포함)

시공자료 관리 시스템: 설계/지반조사 자료 및 시공현황을 관리

시스템의 구성

붕괴 위험도 평가 시스템: 붕괴 위험도 지수 산정 및 평가 수행(모든 DB와 연계)

기타 자료보안 및 회원관리 시스템 및 다양한 리포팅 모듈 개발

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웹기반 터널 안전 시공관리 시스템

막장면 데이터 입력

웹기반 터널 안전 시공관리 시스템

막장면 데이터 입력

터널 붕괴현장자료 분류항목 시스템 메인 메뉴: 현장정보, 시공정보, 분류항목입력, KTH Index, 결과보고서

개발된 시스템의 메인창 및 자료입력창

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시스템의 자료 보안 및 회원관리시스템의 자료 보안 및 회원관리

사용자 특성에 따라 시스템 사용 권한 차등 부여 > 자료 관리 및 자료 보안사용자 특성에 따라 시스템 사용 권한 차등 부여 => 자료 관리 및 자료 보안

모든 입력 자료에 대한 이력관리 => 유사시 자료 복구 및 원인파악

암호알고리즘이 내장된 스마트카드를 이용하여 보안 향상암호알고리즘이 내장된 스마트카드를 이용하여 보안 향상

사용자별 차등 접근

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웹기반 터널 안전 시공관리 시스템 활용

웹기반 시스템 활용 개념도

웹기반 터널 안전 시공관리 시스템 활용

웹기반 시스템 활용 개념도설계 및

지반조사자료

위험도시뮬레이션결과 보고서

분석결과 및 보고서(붕괴 위험도 관련 정보:

위험도 지수 추이 위험수준 등)

결과 보고서

위험도 지수 추이, 위험수준 등)

계측 및시공자료

계측 및시공자료시공자료 시공자료

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결 론

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제제 1313회회 원자력안전기술정보회의원자력안전기술정보회의

결 론결 론

1) 도시 발달과 제한된 국토 활용의 극대화를 위하여 지하공간의 개발은 필연적미래 건설 시장의 대상으로 판단

2) 대규모 지하공간을 개발하기 위하여 안전 설계 및 시공 유지관리를 위한 건설2) 대규모 지하공간을 개발하기 위하여 안전 설계 및 시공, 유지관리를 위한 건설전문가의 노력이 필요한 시기라 생각됨

3) 굴착과 관련하여 국내외 굴착조사 기법에 대한 기술적인 내용을 검토하였고3) 굴착과 관련하여 국내외 굴착조사 기법에 대한 기술적인 내용을 검토하였고이를 토대로 안전관리 시스템의 미래 발전방향에 대한 대안을 제시하였음

4) 국내 터널 붕괴 사례를 토대로 KICT에서 개발된 안전관리 평가 기법과 안전 시공관리 시스템에 대한 내용을 소개하였음

5) 미래 지하공간의 개발과 더불어 기술 개발이 필요한 시점에서 보다 나은 기술개발을 위하여 지하관련 기술자의 노력이 향후 더욱 필요할 것으로 생각됨

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감사합니다

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