지하안전영향평가제품소개 -...

지하안전영향평가 제품소개

Table of contents

1. 지하안전영향평가와 수치해석

1.1 평가체계와 평가항목

1.2 평가항목과 수치해석

2. 수치해석 간략 설명

2.1 지반거동해석

2.2 침투해석

2.3 침투응력 연계해석(& 완전연계 해석)

2.4 압밀해석 & 완전연계 해석

3. 마이다스 제품과 지하안전영향평가3.1 GTS NX 제품 구성

3.2 강력한 모델링 기능(1) – 지형정보 생성 도구

3.3 강력한 모델링 기능(2) - 준광역 지하수흐름 침투해석

3.4 한글화 완벽지원 & 온라인 기술지원

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지하안전영향평가 프로그램 도입 제안서

ㅈ


“지하안전영향평가에 관한 특별법” 에서는 [지하안전영향평가] [소규모 지하안전평가] [지반침하위험도 평가] 에서 수치해석을 수행하도록 명시하고 있습니다.

수치해석 프로그램은 지하수의 변화를 고려한 지반거동 해석인 지하안정성 평가를 위해 필요합니다.

소규모 지하안전영향평가는 10~20m 구간 깊이에 해당하는 굴착 공사에서 지하수의 영향을 고려한 해석을 수행하여야 합니다.

지하안전영향평가는 20m 이상 굴착하는 구간에 대하여 수행하여야 하며, 광역지하수유동 분석을 추가로 수행하여야 합니다.

이러한 지하안전영향평가는 2차원 혹은 3차원 해석 기법을 선택하여 수행하되, 3차원적 지반거동을 고려할 수 있어야 합니다.

지하안전영향평가 평가항목

1.1 평가체계와 평가항목

구분 지하안전영향평가소규모

지하안전영향평가지반침하

위험도 평가

대상굴착심도 20m이상 터널

공사 포함 사업굴착심도 10m이상 지하시설물 및 주변지반

시기사업계획의 인가 또는

승인 전사업계획의 인가 또는

승인 전지반침하 우려가 있는 때

대행자 전문기관 전문기관 전문기관

지하안전관리에 관한 특별법의 주요 체계

계획 평가 관리시스템

지하안전관리 기본계획지하개발의 안전관리

지하시설물 및주변 지반의 안전관리

지하정보통합체계

지하정보연도별 집행계획

지하안전영향평가 안전점검

지하안전관리계획 지하공간통합지도소규모지하안전영향평가 지반침하 위험도 평가

사후지하안전영향조사 지반침하 중점관리 시설 및 지역

자료 : 서울도시연구, 도심지 지반함몰에 관한 예방정책 개선안 연구, 2017

: 지반안정성 평가 대상 항목

※지반안정성 분석해석 소프트웨어를 이용한 공학적 해석을 통해 해당 지반의 침하 가능성 등을 분석하는 것

지반안정성 분석 평가항목

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지하안전영향평가에서 실시하도록 하고있는 수치해석은 ①지반거동 해석 ②침투 해석 ③압밀 해석 ④지하수 유동해석 이며,

① ~ ③ 에 해당하는 해석은 마이다스 GTS NX로 수행이 가능합니다.

지하안정성평가 에서 제시하고 있는, 분석이 필요한 구간은 다음과 같습니다.

1) 터널구간 굴착에 따른 지반안정성 검토

2) 터파기 구간의 굴착에 따른 안정성 검토

3) 지하 시설물의 안정성 분석

지하안전영향평가 주요 평가방법과 대응되는 수치해석

구분 주요 평가항목 주요 평가방법 수치해석

지하안전영향평가

1. 지형 및 지질현황

◦지하정보통합체계를 통한 정보분석◦시추조사◦투수시험◦지하물리탐사

2. 지하수 변화에 의한 영향◦관측망을 통한 지하수 조사(흐름방향, 유출량 등)◦광역 지하수 흐름분석

④ 지하수 유동해석(②침투해석)

3. 지반안전성◦굴착공사에 따른 지반안전성 영향분석◦주변 지하시설물 안전성 분석

①지반거동 해석②침투 해석③압밀 해석

소규모지하안전영향평가

1. 지형 및 지질현황◦지하정보통합체계를 통한 정보분석◦시추조사◦투수시험

2. 지하수 변화에 의한 영향 ◦대상지역의 지하수 흐름 분석 ②침투해석

3. 지반안전성◦굴착공사에 따른 지반안전성 영향분석◦주변 지하시설물 안전성 분석

①지반거동 해석②침투 해석③압밀 해석

지반침하 위험도 평가 3. 지반안정성◦지반거동 수치해석프로그램 활용◦함몰 위험도 예측기법의 활용◦광역지하수 유동분석에 의한 수치해석

①지반거동 해석②침투 해석③압밀 해석④지하수 유동해석

1. 2 평가항목과 수치해석

※ 지하수 유동해석은 Midas Family Software에서는 지원하고 있지 않습니다.

※ 지반거동해석, 침투해석, 압밀해석은GTS NX 로 평가할 수 있습니다.

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지반거동해석은 굴착이나 성토로 인한 응력재분배와, 외부하중으로 인해 발생하는 응력-변형을 계산하는 해석으로 볼 수 있습니다.

GTS NX는 2차원 3차원에 대한 해석을 모두 지원하는 제품으로서, 1) 터널구간 굴착에 따른 지반안정성 검토 2) 터파기 구간의 굴착에 따른 안정성 검토

3) 주변 시설물의 안정성 분석 등에 활용 가능합니다.

지반거동해석의 예시

[지반 굴착으로 인한 변위 – 2차원 지반거동해석]

2.1 지반거동해석

[지반 굴착으로 인한 변위 – 3차원 지반거동해석]

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침투해석은 지반 내부에 존재하는 공극을 통한 지하수의 흐름에 대한 해석방법 입니다.

지하안전영향평가 에서는, 사업대상 주변의 지하수위 변화 및 유입량 등을 파악하여 사업구간 인근의 수계변화 양상을 지반 거동해석에 활용할 수 있습니다.

침투해석에서는 자연상태의 지반의 투수특성과 수계양상을 반영한 수두경계조건, 배수경계조건을 활용하여 현장상태를 모사할 수 있습니다.

GTS NX는 2차원 3차원에 대한 침투 해석을 지원합니다.

침투해석의 예시

[지반 굴착으로 인한 지하수 변화 -2차원 침투해석]

2.2 침투해석

[지반 굴착으로 인한 지하수 변화 – 3차원 침투해석]

불투수 특성의흙막이 벽 설치


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일반적으로 지반공학적 문제를 수치해석적으로 해결하는 과정에서 지반은 완전 배수상태 또는 완전 비배수상태로 가정하고 있습니다. 그러나 실제 지반의 거동은 시간과 밀접한 관련이

있으며, 이 때 간극수압은 지반의 투수성, 하중의 재하속도 및 수리학적 경계에 영향을 받게 됩니다.

시간에 따라 응력과 간극수압이 동시에 변화하는 경우에는 변위와 간극수압이 결합된 해석이 반드시 필요하며

이러한 해석을 완전연계 해석 (Fully-Coupled Analysis) 이라고 합니다.

GTS NX의 완전연계 해석(혹은 연계해석)으로 지하수의 변화를 고려한 지반거동 해석이 가능합니다

2.3 침투응력 연계해석(완전연계해석)

[전체변위 cm]① 좌측배면 ② 좌측벽체 ③ 우측벽체 ④ 우측배면

완전연계 3.9343 1.1807 1.1388 3.7609

일방향연계 3.7404 0.9862 0.7865 2.7573

침투해석

[완전연계]

1 2 3 4

[일방향 연계]

1 2 3 4

침투응력 완전연계 vs 일방향 연계 해석 결과 비교

시간에 따른 응력-간극수압의 변화를 동시에 고려하는 완전연계해석이 지하수의 흐름을 보다 합리적으로 평가할 수 있습니다.


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점토지반에서 상재하중으로 인하여 오랜 시간동안 간극수가 배출되면서 서서히 압축되는 현상을 압밀이라고 합니다.

일반적인 상재하중에 대한 압밀은 압밀해석 기능으로 수행할 수 있으나,지하안전영향평가는 주로 굴착에 대한 검토하게 될 것입니다.(추가적인 상재하중 없음)

상재하중이 발생함으로 인한 압밀침하가 아닌, 굴착이나 지하수 저감공법으로 인한 지하수위의 저감으로 인한 지반의 침하(간극수의 소산으로 인한 침하)가 주요 이슈가 될

것으로 예상합니다.

상재하중의 발생으로 인한 압밀은 압밀해석 옵션으로,지하수의 저감으로 인한 압밀 현상은 완전연계 해석으로 검토 가능합니다.

압밀해석 – 상재하중으로 인한 압밀거동

[완전연계해석법을 적용한 지반침하 해석]

2.4 압밀해석 & 완전연계 해석

[상재하중으로 인한 압밀]


완전연계 해석 – 강재 배수로 인한 지하수위 저하와 침하거동

상재하중

[시간에 따른 지반 침하]

강제배수

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3. 마이다스 제품과 지하안전영향평가

GTS NX 를 통해 지하안전영향평가를 수행하실 수 있습니다.

지하안전영향평가와 마이다스 제품 구성

구분 GTS NX

특징2차원 & 3차원 해석 가능

지반 범용해석 제품으로 강력한 해석기능 보유

제품구성 GTS NX Advanced + 침투/ 압밀/ 완전연계

지반거동해석 2차원 3차원 지반거동 해석, 시공단계 해석

압밀해석 FEM 압밀 해석 옵션

침투해석 침투해석 옵션, 지하수의 거동 파악 가능 (1방향 연계 지원)

완전연계해석 응력과 침투해석을 동시에 수행 (양방향 연계 해석옵션)

3.1 GTS NX 제품 구성

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3.2 강력한 모델링 기능(1) – 지형정보 생성 도구

GTS NX는 3차원 해석을 위한 여러 기능을 탑재하고 있으며, 지반분야 모델링을 위한 뛰어난 기능을 탑재하고 있습니다.

3차원 지표면 생성 위저드를 활용하여 수치지형도의 지표면 형상을 그대로 모델링할 수 있습니다.

조사공 정보를 활용하여 3차원 방형으로 굴곡이 져 있는 지층의 형상의 구현이 가능합니다.

3차원 지형정보 생성 조사공 정보를 활용한 지층면 생성

[3차원 지형정보를 반영한 해석모델 생성] [조사공 정보를 바탕으로 한 지층면 생성]


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3.3 강력한 모델링 기능(2) – 준광역 지반거동 수치해석

실제 지형을 모델링하고 지하수 흐름에 대한 경계조건을 설정하여,지하안전에 영향을 미칠 것으로 예상되는 지역의 범위(준광역 모델)에 대한 침투 해석이 가능합니다.

아래 예제는 일본 기업 Yoshimaru 사에서 수행한 광역 지하수 흐름 해석사례 입니다.지하차도(터널)시공 후 5년에 걸친 지하수 변화를 해석한 사례 입니다.


63m

2440m

[준광역 모델에 대한 3차원 기하형상 공유면 자동연결]

[준광역 모델에 대한 최적화된 하이브리드 요소망 자동생성]

[지하차도 시공 완료 5년 후 간극수압결과]

일본 Yoshimaru 사에서 수행한 광역지하수 흐름 해석모델

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3. 마이다스 제품 특장점

3.4 한글화 완벽지원 & 온라인 기술지원

GTS NX는 국내 기술로 만들어진 세계 최고수준의 수치해석 제품입니다.

해석 소프트웨어 제품 자체로 한글을 지원하고 있으며,제품 매뉴얼 또한 한글화되어 있습니다.

경쟁제품의 경우 영문 매뉴얼만 제공하고 있다는 점에 비추어 볼 때, 매우 큰 장점으로 볼 수 있습니다.

마이다스아이티는 제품 활용교육 및 기술지원 서비스를 제공하고 있습니다. 마이다스 본사에서 무료 교육을 받으실 수 있으며, 온라인 게시판을 통해 24시간 이내 기술지원

서비스를 제공합니다.

[한글 따라하기 자료 제공]

한글화 교육자료 & 기술지원 서비스

[온라인 기술지원 서비스 – 24시간 이내 답변제공]

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