< Previous국제&회원기고38 자연,터널그리고 지하공간지난 4월 21일부터 26일까지 두바이에 위치한 International Convention and Exhibition Centre에서 개최한 2018 ITA - Aites World Tunnel Congress를 참석하기 위하여 2018년 4월 21일 오후 비행기로 인천공항을 떠났습니다. 인천공항을 출발한 비행기는 약 10시간의 비행 후 두바이 국제공항에 도착하였습니다. 두바이의 위치는 페르시아만 남동쪽 해안에 위치해 있으며, 아랍에미레이트 최대의 도시입니다. 한국의 여름 날씨와 유사하지만 한국처럼 습하지 않은 더운 기후를 보였으며, 공항에서 메트로를 타고 약 15분 후에 숙소에 도착하였습니다. 여장을 풀고 다음날 예정이 되어 있는 학회방문에 대한 부푼 기대를 안고 이국땅에서의 첫 잠을 청하였습니다. 이렇게 두바이에서의 첫 아침이 밝아왔습니다.2018 ITA - Aites World Tunnel Congress 방문기 <그림 1> 두바이에서의 아침진현우상지대학교 토목공학과 박사과정Vol. 20, No. 2 392018 ITA - Aites World Tunnel Congress 방문기저녁에 도착하여 두바이의 생활환경을 보지 못하였던 것을 아침에서야 제대로 볼 수 있었으며, TV를 통해서 보았던 높은 빌딩들이 눈앞에 펼쳐졌습니다.학회는 총 6일 코스로 진행되었으며, 1일차는 ITA Executive Meeting, Working Group, Committee. ITA Executive Council Meeting, 2일차는 General Assembly, Working Group Meetings, 3일차 Opening Ceremony, Keynote Lectures, Technical Sessions, Working Group, 4,5일차는 Open Session, Technical Sessions, 6일차는 Technical Tours & Post Congress Tours 로 진행 되었습니다.General Assembly에서는 위원장이신 Tarcisio B. Celestino를 중심으로 회의를 하였는데, 회의내용은 2018 ITA 운영계획 및 일정, 운영진, 2017 ITA결과 및 스폰서 현황에 관한 내용이었으며, 특히 스폰서의 경우 학회 활동이나 이벤트를 통하여 터널링 분야에서 1,000명이 넘는 전문가들을 만나고 영향을 미치는 최고의 기회이기도 합니다. <그림 2> WTC 2018 <그림 3> General Assembly and Sponsor국제&회원기고40 자연,터널그리고 지하공간본격적으로 Opening Ceremony를 시작으로 Dawoud Al Hajri의 축하 연설이 있었습니다. “미래의 지속 가능한 도시를 건설하는 터널의 역할”이라는 주제를 가진 이번 학회는 터널링의 모든 분야에서 최근 동향 및 진보를 탐구 할 수 있으며, 터널 프로젝트 개발부터 설계, 건설, 터널 서비스 전략에 이르기까지 많은 것을 보고 배울 수 있는 자리라 하였습니다. 또한 이 프로그램은 터널링 교육과정, 포스터발표, 총회, UAE의 진행 중인 터널 프로젝트에 대한 기술 투어, 최근 터널링 솔루션, 혁신 및 기술을 선보이는 전세계 기업들의 활발한 전시회 와 함께 여러 기술 트랙의 정보를 제공하며, 터널 기술 및 네트워킹의 기회를 통해 각 대표와 만나 배우고, 공유 할 수 있는 충분한 기회를 나눌 수 있는 자리입니다. 마지막으로 WTC 2018의 방문을 통해 아라비아의 따뜻한 환대를 경험하고 성공적인 학회 일정과 두바이에서의 즐거운 시간을 보내기 바란다는 말씀과 함께 연설이 끝났습니다.행사 일정 중 Exhibition hall은 참가한 기업들의 제품, 서비스 및 솔루션에 대해 배우고 주요 업계의 리더와 네트 <그림 4> Opening Ceremony and Welcome Speech, by. Dawoud Al Hajri <그림 5> Exhibition hallVol. 20, No. 2 412018 ITA - Aites World Tunnel Congress 방문기워크를 형성 할 수 있는 좋은 장소였습니다. 이번 학회 참여를 통하여 터널 산업에서 지역 및 국제 전문가를 만날 수 있었습니다.Technical Sessions에서는 들었던 강연 중, Study on numerical simulation of seismic response for underground tunnel across fault를 듣게 되었습니다. 주제는 지하 터널의 지진응답에 관한 수치해석 연구였는데, 주된 내용은 지진 하중을 받는 주변 암석과 단층 사이에 동적 상호 작용 특성에 기초하여, 여러 접촉 상태를 고려한 동적 접촉력 방법을 유한요소 모델로 활용, 네 가지 접촉상태(접합된 접촉, 정적, 분리 및 슬라이딩 접촉)를 시물레이션 하였습니다. <그림 6> Study on numerical simulation of seismic response for underground tunnel across fault, by. Guoqing Liu그 결과, 동적 접촉을 고려 할 때, 지진 하중이 진행되는 동안에 암석과 단층 사이의 변위가 분명하게 형성되어 라이닝 변위와 응력이 상당히 증가한다는 것을 나타났습니다. 터널 라이닝은 지진 하중 하의 결함에 의해 크게 영향을 받으며, Haunch의 변위, 응력 및 손상 계수는 상단 아치와 하단 아치의 변위, 응력 및 손상 계수보다 상당히 크게 나타났습니다. 이를 통하여 Haunch는 라이닝 구조의 약한 부분으로 간주 되었습니다.그 밖에 방수 및 보수 작업을 위한 터널에서의 Acrylate Grouts의 특성 및 용도의 경우, 화학적 그라우트는 방수, 보강, 씰링과 같은 여러 목적을 위해 빈 공간이나 균열에 주입되게 되는데, 특히 빈공간 채우기 또는 보강에 사용되는 부유물질인 시멘트 그라우트와 달리 화학적 그라우트는 solid나 gel을 형성하게 되었습니다. Acrylate Grouts는 화학적 그라우트에 속하게 되는데, 이것은 Redox 시스템을 통해 시작되었으며, 용수 흐름을 중단시키기 위한 터널 또는 구조 벽 뒤의 균열을 통한 물의 침투로부터 보호하는 역할을 하게 되었습니다. 그 결과, Acrylate Grouts는 모래 토양의 토양 압밀에 사용되어 압축저항성이 우수하였습니다. 또한 현재 시추공 주입과 같이 터널공사에 많은 관심을 가지고 있습니다.국제&회원기고42 자연,터널그리고 지하공간 <그림 7> Properties of Acrylate Grouts and their Use in Tunnel for Waterproofing and Repair Jobs, by. B.Diochon <그림 8> Spraying UHPFRC Opens New Application Field for Underground Works, by. C. LARIVE마지막으로 바쁜 일상 속, 잠시 시간을 내어 좋은 공기와 좋은 사람들, 좋은 강연자 분들의 강연을 들으며 정말 뜻깊은 시간을 보낸 것 같습니다, 대부분의 강연자 분들의 숙련된 프레젠테이션 스킬을 겸비하고 있어 내심 부럽기도 하고, 학문적으로도, 실무적으로도 많은 사람들 앞에서 긴장하지 않고 자신이 가진 지식을 준비하여 강연하는 모습이 정말 멋졌고 많은 것을 배울 수 있었던 자리였습니다.국제&회원기고Vol. 20, No. 2 43The Planning and Design of a Road Tunnel in the Himalayas1. IntroductionThe construction, in recent years, of tunnels through the complex geological and geotechnical settings of the Himalayas has generated new thoughts in anticipating and assessing the problems posed by heavily jointed and weak rocks which are prevalent in the Himalayan region. The problems faced during tunneling in such rocks include loosening of the rock mass and squeezing. Loosening results in the separation of the rock mass from the main body and produces a dead load requiring heavy rock support. Squeezing rock mass results in large deformation in tunnels where the state of stress following excavation exceeds the strength of the rock. If such rock mass conditions are not foreseen then the cost of construction can escalate exponentially. This has occurred in many of the underground projects in the Himalayas where both time and resources have been underestimated prior to the commencement of a project such as a road, railway or hydropower tunnel.Detailed feasibility studies are often warranted before the commencement of an important infrastructure project such as a road tunnel. The purpose of such a study is to gain an insight to the rock mass conditions along the route for stability purposes, rock support requirements, for proper planning of construction and much more. Not conducting these investigations may lead to significant delays and cost over-runs, as experienced by the numerous projects where large and unforeseen problems occurred during construction. Modern tools such as airborne resistivity surveys using AEM (Airborne Electro-Magnetic) technology combined Rajinder BhasinNorwegian Geotechnical Institute, Oslo, NorwayArnstein AarsetNorwegian Geotechnical Institute, Oslo, NorwayThomas PabstPolytechnique Montr al, D pt. CGM, Canada44 자연,터널그리고 지하공간국제&회원기고with ground based geophysical investigations and engineering geological mapping can help identify weak zones along the tunnel alignment thereby avoiding problematic areas which can save significant resources to the project. This paper describes some of these methods of investigations combined with numerical modelling for verifying the rock support needs for a road tunnel in the Bhutan Himalaya.2. Case StudyThe case study involves the construction of a road tunnel from the capital city of Thimpu in Bhutan to the upcoming new town of Wangdue. The existing road between the two places is about 70 km which is steep, winding and narrow and has to cross a 3100 m pass along the way. The options of having an either 10.5 km or 14.5 km long tunnel would significantly reduce both the travel time and the distance (see Figure 1). The planning and construction of the tunnel, including the choice of the most favorable route and the design of the rock support, was studied using a broad range of methods, from geological surveys to geophysical investigations, including numerical simulations and cost-benefit analyses.<Figure 1> Location of the 70 km long old road over Dochu La pass (3100 m) and the two new road tunnel options (red doted lines) from Yesipang to Nabesa2.1 GeologyThe rock mass quality varies significantly along the tunnel alignment. The rock types are mainly gneiss, mica gneiss, meta-arkose and quartzite with varying content of mica and quartz. Lenses and layers of quartzite (common) and marble (less common) can be observed in the gneisses. The content of quartz Vol. 20, No. 2 45The Planning and Design of a Road Tunnel in the Himalayasvaries a lot in the gneisses. The quartzites seem to vary from rather pure quartzite to meta-arkose containing lot of feldspar. The borders between gneiss and quartzite at many places appear as weakness zones. Most of the rock is foliated, but varies from benching in massive rock, to rather schistose rock. Figure 2 shows the outcrops on the existing road, which are jointed and partly decomposed quartzite and typical foliation jointing along the schistose rock respectfully. The orientation of the foliation varies from place to place. Many joint directions have been observed and measured. <Figure 2> Outcrop showing partly decomposed quartzite (left) and foliation jointing along the schistose rock (right)<Figure 3> Pole plots of observed joint and foliations on Thimpu side46 자연,터널그리고 지하공간국제&회원기고As one can see from Figure 3, joint and foliation orientations are not consistent along the tunnel alignment. The intensity of jointing varies from rather massive rock to very jointed sugar cube rock with few centimeters joint spacing. No major fault zones or weakness zones could be observed in the geological survey, due to thick vegetation. The quality of the rock mass, wherever it was exposed, was mapped using the Q-system (Barton et al., 1974 and NGI, 2015). Based on estimation of six rock mass parameters, a Q-value for a rock mass can be calculated at several locations as shown below:a) Near the portal on the Thimpu side:This is in the rock class “poor”. b) About 1 km away from the tunnel portal along the tunnel alignment from Thimpu side where unweathered moderately jointed rock is exposed near the river. This is in the rock class fair to good.c) At some road cuttings in weathered rock massThis is “extremely poor rock mass”.Based on the field survey, a preliminary estimation of the rock mass quality was made depending on the alternative chosen as shown below.<Table 1> Preliminary estimation of the rock mass qualityQ-values>10Good1-10Poor or fair0.1-1Very poor<0.1Extremely poor10,5 km tunnel5%58%25%12%14,5 km tunnel5%65%23% 7%Vol. 20, No. 2 47The Planning and Design of a Road Tunnel in the HimalayasAs mentioned above, the area was thickly vegetated so it was difficult to map major fault zones and weakness zones. Thus airborne resistivity survey was adopted to map the rock mass conditions along the tunnel alignment.3. Airborne Electro-Magnetic Survey (AEM)Electromagnetic systems primarily respond to the conductivity or the resistivity of material in the ground. The AEM method is based on the physical effect of electromagnetic induction where an electrical current is induced in the ground and thus a secondary magnetic field is created. Figure 4 illustrates AEM survey being performed along the proposed tunnel alignment. The antenna below the helicopter induces electromagnetic field in the ground this allowing the resistivity of the area to be measured.<Figure 4> AEM survey along the tunnel alignment in BhutanAEM data provides a powerful tool for geotechnical projects due to coverage and survey speed. Significant cost reductions can be achieved by planning geotechnical drillings based on the preliminary geological model derived from AEM. Integrated with AEM, limited drilling sites can be linked and combined to a model covering the complete area of interest.For the case study in Bhutan, NGI utilized the Danish airborne electromagnetic (AEM) provider SkyTEM, to perform the survey along the Thimpu-Wangdue tunnel corridor. A total of 158.1 km flight lines were flown. The high altitude in Bhutan, the rugged topography and the gusty winds in the survey area were a challenge Next >