R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152137-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 철도 터널내 바닥 여굴 채움재에 따른 궤도 진동영향 저감방안 제시 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 조국환 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
14명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 331,000,000 원 기업 : 110,400,000 원 계 : 441,400,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 200,100,000 원 계 : 800,100,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
*터널 굴착시, 필연적으로 여굴이 발생하게 되며, 터널 천단부의 여굴은 점차 감소하고 있는 추세이지만, 터널 바닥부의 여굴은 지속적으로 발생하고 있음. *철도 터널내 여굴 채움재에 따른 궤도 이상 진동 현상으로 발생하는 궤도 구조체 균열, 공동구 파손 및 주행안정성 저감 현상이 발생하고 있으며, 시급한 보수가 필요하며, 현재 일부 구간에서는 서행 운행중임 *본 연구에서는 현재 시행중인 여굴 채움 재료 기준에 대한 문제점 제시 및 새로운 기준 개정 방안을 제시하고, 현재 운행중인 철도 터널 바닥부에 대한 유지보수 방안을 제안하고자 함 [최종목표] *본 연구에서는 현재 시행중인 여굴 채움재료 기준에 대한 문제점 제시 및 새로운 기준 개정 방안을 제시하고, 현재 운행중인 철도 터널에 대한 유지보수 방안을 제안하고자 함 *현장계측 및 수치해석 비교분석을 통해 철도 터널 내 여굴 채움재에 따른 궤도 이상 진동 현상으로 발생하는 궤도 구조체 균열 등의 피해를 방지하고자 궤도 진동저감에 적합한 여굴 채움재의 배합설계(안) 및 기준 제시 *철도 터널내 바닥부에 적용 가능한 보수방안 제시 [연구내용 및 범위] * 궤도 진동저감에 적합한 여굴 채움재 배합설계(안) 및 기준 제시 가. 기존 터널 바닥부 여굴 보강방안 적정성 평가 (1) 국내외 철도 터널 하부지반 여굴처리 방안 검토 및 분석 (2) 국내 운행중인 철도 터널 여굴처리 구간 현황 검토 및 문제점 분석 나. 터널 바닥 여굴 특성 및 주변 암반 조건에 따른 열차 진동특성 분석 (1) 열차 진동특성 파악을 위한 현장계측 구간 선정 ① 사운딩기법 개발 : 터널 바닥 여굴 정도에 대한 정량적평가 기법 개발 ② GPR 탐사 실시 : 터널 바닥 여굴 특성 및 주변 암반조건 파악 ③ 현장계측 총 4개소 실시 예정(수서~평택 고속철도 2개소, 강릉선 2개소) (2) 현장계측 실시 ① 레일, 도상 및 보조도상에 계측기(가속도계, 스트레인게이지 등)를 설치하여 열차에 의한 진동 및 하중 전달 특성 분석 다. 실내시험을 통한 여굴 채움 재료별 정적 및 동적 물성 평가 (1) 각 (시멘트계/우렌탄계)재료별 공시체 제작 ① 시멘트계 : 시멘트 함유량(예, 7~13%, 2%간격) 및 골재의 입도분포를 조정하여 Case 구성 ② 우레탄계 : 주제와 경화제의 배합 비율 및 골재의 입도분포를 조정하여 Case 구성 (2) 각 재료별 정적 및 동적 물성치 측정을 위한 실내시험 실시 ① 정적 Test : 일축시험 등 실시 ② 동적 Test : Cyclic Loading Test 등 실시 (3) 시험·시공에 의한 Sampling 정적 및 동적 물성치 측정 라. 수치해석을 통한 열차주행에 따른 정적 및 동적 특성 분석 (1) 현장계측 결과와 실내시험 및 시험·시공에 의한 채움재의 물성치 활용 (2) 열차주행에 따른 터널 하부 지반의 정적 및 동적 특성 분석 ① 현장계측과 수치해석 비교·분석을 통한 수치해석 모델링 신뢰성 검증 ② 다양한 여굴 깊이(예, 0~300cm, 50cm 간격)를 고려한 모델링 실시 ③ 터널 하부지반 주변 암반조건(예, 연암&경암 등)을 고려한 모델링 실시 ④ 채움재에 따른 진동 특성분석 및 고찰(공진발생 가능 속도대역 분석) ⑤ 수치해석을 통한 최적의 터널 하부 지반 채움재 선별 마. 여굴 채움재의 배합설계(안) 및 기준 제시 : 최적의 여굴 채움재 배합설계(안) 및 기준 마련 * 철도 터널 바닥부에 적용 가능한 보강방안 제시 가. 시험·시공을 통한 터널 바닥부 보강방안 적용성 평가 (1) 각 채움재별 현장 시험·시공 실시 ① 각 채움재별 적정압 및 주입량 산정 / 종·횡방향 주입간격 조정 ② 시추조사 실시 후, Sampling 채취 및 추가 시험·시공 여부 검토 ③ 각 채움재별 현장적용성(시공성), 경제성 및 안정성 등 비교분석 실시 (2) 보강방안 검증을 위한 현장계측 실시 ① 레일, 도상 및 보조도상에 계측기(가속도계, 스트레인게이지 등)를 설치 ② 각 채움재별 시공 유무에 따른 진동저감 효과 및 열차 주행 안정성 검토 나. 철도 터널 바닥에 적용 가능한 보수·보강 기법 제시 : 철도 터널 바닥부에 적용 가능한 보수·보강 기법 도출 |
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| 색인어 | 한글 | 철도 터널 | 여굴 | 채움재 | 궤도 진동 | 주행안정성 |
| 영문 | Railway Tunnel | Overbreak | Filling Material | Track Vibration | Running Stability | |
| 최종보고서 | 붙임 1. 최종보고서_수정본.pdf | |||||