All Issue

2019 Vol.12, Issue 2 Preview Page

Original Article

A Study on Estimation of the Collapse Pattern of Road Sink Using Distinct Element Method

개별요소법을 이용한 도로함몰 붕괴양상 추정에 관한 연구

Myoung Soo Ham1∗
,
Seon Woo Park2
,
Hyun Dong Lee3
함 명수1∗
,
박 선우2
,
이 현동3
1Doctor, Department of Civil Engineering, University of Seoul
2Staff, Geotechnical Division, SAMBO Engineering
3Professor, Senior Research Fellow, UST/KICT
1서울시립대 토목공학과 박사 수료
2삼보기술단 지반부 사원
3UST/KICT 토목공학과 교수
∗Corresponding Author
30 June 2019. pp. 57-63
PDF XML Citation
Abstract

The road sinks in the sewer line or subway section are affected by the ground characteristics. Therefore, it is necessary to accurately identify the relationship between the soil properties and the ground motion in the area where cavities occurred in order to establish a countermeasure against the road sink. In this paper, simulation was performed by using EDEM program, which is one of the Discrete Element Method programs, for sandy soil and clayey soil, which are most common in alluvial deposits, with different locations and sizes of cavities in the underground. As a result, it was found that the sink size occurred more in the sandy soil than in the cohesive soil. Deeper and larger cavity is more likely to occur the road sink In the sand soil model while road sink in the clay model is easy to occur when the cavity is more shallower.

Keywords
Road Sink
Ground Cavity
Discrete Element Method
EDEM

서울시에서 2010년부터 2016년까지 발생한 도로함몰 발생 건수는 총 4,737건으로 매년 증가하여 사회문제도 대두되고 있다. 특히 도로함몰은 충적층이 두껍게 분포하는 송파구와 구로구에 집중되어 나타나는데 이는 하수관로 또는 지하철이 통과하는 지역의 지반특성이 큰 영향을 미치기 때문이다. 도로함몰에 대한 대책방안을 수립하기 위해서는 누수가 발생하는 구간에서의 지반특성과 지반거동의 관계를 정확하게 규명하는 것이 필요하다. 이 논문에서는 충적층에 가장 흔하게 나타나는 사질토와 점성토를 대상으로 개별요소법 프로그램 중 하나인 EDEM 프로그램을 이용하여 지층 내 공동의 위치 및 크기를 달리하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 점성토 지반보다 사질토 지반에서 함몰 규모가 크게 발생한 것으로 나타났으며, 점착력이 없는 사질토 지반에서는 지하 공동의 깊이가 깊고 지하 공동의 규모가 증가할수록 도로함몰이 쉽게 발생하는 양상을 보인 반면, 점착력이 있는 점성토 모델에서는 지하 공동의 깊이가 얕을수록 도로함몰이 쉽게 발생하는 양상을 보였다.

키워드
도로함몰
지반공동
개별요소법
EDEM
References
1
Kim, Jong Woo, Suk Won Jeon, and Young Ho Seo. (2004). A Study on the Effect of Underground Openings on the Stability of Surface Structures Using Scaled Model Tests. Korean Society for Rock Mechanics and Rock Engineering Tunnel and underground space. 14(1): 43-53.
2
Kim, Joo Bong, Seung Kyung Yoo, Jung Geun Han, Ki Kwon Hong, Dong Ho Jung, Young Ho Kim, and Da Som Jung. (2016). Property of Changing Porosity according to Sand Flow in Ground. Korean Geosynthetics Society conference. 2016. 4. 53-54.
3
Kim, Joo Bong, Seung Kyung Yoo, Jung Geun Han, Ki Kwon Hong, and Jong Bup Park. (2017). A Study on Simulation of Cavity and Relaxation Zone Using Laboratory Model Test and Discrete Element Method. Journal of the Korean Geosynthetics Society. 16(2): 11-21.
4
Kim, Joo Bong, Seung Kyung Yoo, Jung Geun Han, and Young Ho Kim. (2017). A Numerical Study for the Analysis of Mechanical Characteristic of Relaxation Zone Around Cavity. Journal of the Korean Geosynthetics Society. 46-47.
5
Sin, Sang Young. (2016). Experimental investigation of soil arching in trapdoor test using photoelastic measurement technique. Master's thesis. Graduate School KyungHee University.
6
Sim, Dan bi. (2018). Analysis of stress Redistribution in Trapdoor Test Using Discrete Element Method. Master's thesis. The Graduate School KyungHee University.
7
Yoo, Seung Kyung, Joo Bong Kim, Jung Geun Han, Ki Kwon Hong, Jung Man Yoon, and Gang Il Lee. (2017). A Study on Simulation of Cavity and Relaxation Zone Using Finite Element Method. Journal of the Korean Geosynthetics Society. 16(4): 67-74.
8
Jun, Je Sung, Dong Hoon Sin, and Ik Soo Ha. (2011). Scale Effects of Initial Model and Material on 3-Dimensional Distinct Element Simulation. Journal of the Korean Geo-environmental Society. 12(7): 57-65.
9
Ham, Myoung Soo. (2019). A Correlation Study between Sewer Pipes buried Underground in Metropolitan and Road Sinking. Doctoral thesis. The Graduate School of the University of Seoul.
10
DEM Solutions, Next Engineering&Service. (2018). EDEM Basic Training. 1-54.
11
Waltham, T., Bell, F., and Culshaw, M. (2015). Praxis Publishing. Sinkholes and Subsidence Karst and Cavernous Rocks in Engineering and Construction.

Korean References Translated from the English

1
김종우, 전석원, 서영호 (2004). 지하채굴적이 지표 구조물의 안정성에 미치는 영향에 관한 모형실험 연구. 한국암반공학회 터널과 지하공간. 14(1): 43-53.
2
김주봉, 유승경, 한중근, 김영호 (2017). 지반공동 주변 이완영역의 역학적 특성 분석을 위한 수치 해석적 연구. 한국지반신소재학회 학술발표회. 46-47.
3
김주봉, 유승경, 한중근, 홍기권, 박종법 (2017). 실내모형실험과 개별요소법을 이용한 지반 공동 및 이완영역 모사에 관한 연구. 한국지반신소재학회 논문집. 16(2): 11-21.
4
김주봉, 유승경, 한중근, 홍기권, 정동호, 김영호, 정다솜 (2016). 지중 토사유동에 따른 지반의 간극률 변화특성. 한국지반신소재학회 학술발표회. 53-54.
5
신상영 (2016). 광탄성 기법을 이용한 트랩도어 실험에서의 아칭구조 분석. 석사학위논문. 경희대학교 대학원.
6
심단비 (2018). 개별요소해석을 이용한 트랩도어 실험에서의 응력 재분배 분석. 석사학위논문. 경희대학교 대학원.
7
유승경, 김주봉, 한중근, 홍기권, 윤중만, 이강일(2017). 유한요소법을 이용한 지반공동 및 이완영역 모사에 관한 연구. 한국지반신소재학회논문집. 16(4): 67-74.
8
전제성, 신동훈, 하익수. (2011). 3차원 개별요소해석 시의 초기모델 및 재료 스케일 영향. 한국지반환경공학회논문집. 12(7): 57-65.
9
함명수 (2019). 대도시 지하에 매설된 하수관로와 도로함몰 상관관계에 관한 연구. 박사학위논문. 서울시립대학교 대학원.
Information
  • Publisher :Korean Society of Disaster and Security
  • Publisher(Ko) :한국방재안전학회
  • Journal Title :Journal of Korean Society of Disaster and Security
  • Journal Title(Ko) :한국방재안전학회 논문집
  • Volume : 12
  • No :2
  • Pages :57-63
  • Received Date : 2019-04-29
  • Revised Date : 2019-06-11
  • Accepted Date : 2019-06-19
  • DOI :https://doi.org/10.21729/ksds.2019.12.2.57
Journal Informaiton Journal of Korean Society of Disaster and Security Journal of Korean Society of Disaster and Security
Online submission
  • KISTI Current Status
  • KISTI Cited-by
  • KCI 문헌 유사도 검사
  • orcid
  • open access
  • ccl
Journal Informaiton Journal Informaiton - close