합리적인 터널설계정수 산정을 위한 역해석 프로그램 개발 (Development of a back analysis program for reasonable derivation of tunnel design parameters)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국터널지하공간학회
· 수록지 정보 : 한국터널지하공간학회 논문집 / 15권 / 3호 / 357 ~ 373페이지
· 저자명 : 김영준, 이용주

초록

본 논문에서는 터널-지반 시스템의 거동을 합리적으로 해석하고 재료의 특성과 터널설계정수 평가를 위한 역해석 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 유한차분법과 직접법을 조합한 역해석 기법을 이용하기 위하여 상용 프로그램인 FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)과 최적화 알고리즘을 이용하여 지하구조물의 역해석이 가능하도록 구성되었다. 역해석 알고리즘으로는 최적화기법 중 미분계수를 구하지 않고 직접탐색이 가능한 로젠브록법(Rosenbrock Method)을 이용하였다. 이 연구를 통하여 개발된 역해석 알고리즘의 현장 적용성 검증을 위하여 4개 구간의 실제현장을 대상으로 현장 계측결과를 이용하여 역해석을 수행하였다. 역해석 과정에서 현장계측 변위에 대한 해석 대상지반의 최적함수를 파악하기 위하여 비선형 회귀분석(nonlinear regression analysis)을 실시하였다. 회귀분석은 지수함수와 분수함수를 이용하였으며, 이를 통하여 결정된 최적함수를 이용하여 계산된 총 변위를 역해석 입력 자료로 활용하였다. 이 연구결과로써 대상구조체의 실측변위를 이용한 역해석을 수행한 결과는 계측변위와 평균 4.5%의 오차율을 보였다. 따라서 이 연구에서 제안하는 역해석 기법이 터널 해석에 유용하게 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

영어초록

In this paper, a back analysis program for analyzing the behavior of tunnel-ground system and evaluating the material properties and tunnel design parameters was developed. This program was designed to be able to implement the back analysis of underground structure by combination of using FLAC and optimized algorithm as direct method. In particular, Rosenbrock method which is able to do direct search without obtaining differential coefficient was adopted for the back analysis algorithm among optimization methods. This back analysis program was applied to the site to evaluate the design parameters. The back analysis was carried out using field measurement results from 5 sites. In the course of back analysis, nonlinear regression analysis was carried out to identify the optimum function of the measured ground displacement. Exponential function and fractional function were used for the regression analysis and total displacement calculated by optimum function was used as the back analysis input data. As a result, displacement recalculated through the back analysis using measured displacement of the structure showed 4.5% of error factor comparing to the measured data. Hence, the program developed in this study proved to be effectively applicable to tunnel analysis.

참고자료

· 없음