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J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 19(7); 2019 > Article
교통방재
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2019;19(7):27-37.
DOI: https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2019.19.7.27    Published online December 31, 2019.
TBM터널 궤도하부 채움재와 궤도진동과의 상관관계 분석
박성범1, 이세희2, 김지환3, 조국환4
1정회원, 서울과학기술대학교 철도건설공학과 석사
2서울과학기술대학교 철도건설공학과 박사과정
3서울과학기술대학교 철도건설공학과 박사과정
4정회원, 서울과학기술대학교 철도건설공학과 교수
Analysis of Vibration of Slab Track in TBM Tunnel According to Bottom Filling Materials
SungBum Park1, SeHee Lee2, JiHwan Kim3, KookHwan Cho4
1Member, MS, Dept. of Railway Construction Engineering, Seoul National University of Science & Technology
2Ph.D Candidate, Dept. of Railway Construction Engineering, Seoul National University of Science & Technology
3Ph.D Candidate, Dept. of Railway Construction Engineering, Seoul National University of Science & Technology
4Member, Professor, Dept. of Railway Construction Engineering, Graduate School of Railway, Seoul National University of Science & Technology
Corresponding author:  KookHwan Cho, Tel: +82-2-970-6584, Fax: +82-2-973-5866, 
Email: khcho@seoultech.ac.kr
Received: 1 November 2019   • Revised: 1 November 2019   • Accepted: 21 November 2019
Abstract
Due to the high speed of railway and the railway network passing through an urban area, the construction of tunnel using tunnel boring machine (TBM) has been increasing. During TBM tunneling, a deep filling section, about 3 m in depth, under the slab track is formed by the circular machine head. The research and the design standards for filling this section are currently insufficient. In addition, when the section is filled with lean concrete, it may negatively affect the propagation of train vibration. Therefore, it is necessary to analyze the dynamic behavior of filling materials and follow a suitable filling method. In this study, laboratory tests were conducted to determine the dynamic properties of bottom filling materials. Granular crushed stone with a cement content of 7-13% was selected as the filling material. Numerical analyses that reflect the results of the laboratory tests were also performed to analyze the dynamic behavior of the filling section under slab track. The results of these analyses showed that resonance occurred in the filling section depending on the critical and subcritical speeds of the vehicle.
Key Words: TBM Tunnel, Bottom Filling Materials, Vibration of Slab Track, Resonance
요지
최근 철도의 고속화로 인하여 선형의 직선화가 요구되고 도심지를 통과하는 철도망이 증가함에 따라 TBM터널 시공이 증가하고 있다. 철도터널에 TBM공법 적용시 기계의 원형헤드특성상 불가피하게 깊은 깊이의 궤도하부 채움구간이 발생하지만 이 구간의 채움방안에 대한 연구 및 설계기준은 현재 미흡한 실정이다. 또한 비용절감을 위해 콘크리트와 유사한 재료로 채움을 시행하고 있으나 채움구간을 불연속체로 시공할 경우 열차통과시 발생하는 진동의 전파에 영향이 발생할 수 있으므로 반드시 채움재료별 동적거동 분석을 수행하여 적절한 채움방안으로 시공하여야 한다. 본 논문에서는 시멘트 함유량 7~13%의 입도조정쇄석을 채움재료로 선정하고 각 재료의 동적물성치를 파악하고자 실내실험을 수행하였다. 또한 실내실험에서 얻어진 동적물성치를 수치해석에 적용하여 열차진동에 의한 채움구간의 동적거동을 분석하였다. 수치해석결과, 임계속도에서 공진현상이 발생하며, 일정 시멘트 함유량 이하일 경우 높은 진동가속도로 인해 채움구간의 불안정한 동적거동이 일어나므로 적절한 채움방안이 적용되어야 할 것으로 나타났다.
핵심용어: TBM터널, 궤도하부 채움재료, 궤도진동, 공진현상


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