KR20210047514A - 터널 구조물의 안정성 평가방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터널의 정밀진단이 필요한 경우에 관한 변형 1차 임계값을 입력 받는 변형 1차 임계값 입력단계; 터널의 붕괴위험이 있는 경우에 관한 변형 2차 임계값을 입력 받는 변형 2차 임계값 입력단계; 터널 내부에 설치된 변형 감지부로부터 변형 측정값을 입력받는 측정값 입력단계; 상기 변형 측정값이 터널의 장기 변형에 의한 것인지, 단기 변형에 의한 것인지를 평가하는 변형 평가단계; 상기 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것인 경우, 상기 변형 측정값과 상기 변형 1차 임계값, 변형 2차 임계값을 비교하여 터널의 안정성 여부를 평가하는 안정성 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법을 제시함으로써, 터널 구조물의 안전성을 신속하게 판단하고, 터널 내 폭발 및 화재 사고와의 관계, 사고의 특성 및 규모를 판단함과 아울러, 사고특성에 맞추어 적절한 대응방안을 수립할 수 있도록 한다.

Description

터널 구조물의 안정성 평가방법{EVALUATION METHOD FOR OCCURRENCE AND STRUCTURAL SAFETY OF TUNNEL}
본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 터널 구조물의 안정성 평가방법에 관한 것이다.
최근 터널을 포함한 사회기반시설물에 대하여 예상하지 못한 하중 즉 화재, 지진, 폭발 등의 극한하중과 같은 대형재난의 발생 가능성이 점점 증대되고 있으며, 국가 경제발전과 국민 삶의 질 향상에 따라 사회기반시설물의 역할 및 안전성이 시설물 고유의 기능과 구조적인 안전성에 더하여 지속가능성도 함께 매우 중요시 되고 있다.
이러한 사회기반시설물 중에 도로교통 네트워크의 매우 중요한 역할을 담당하고 있는 터널의 경우, 교통 물류의 발달과 함께 위험물질 수송과 교통량의 증가로 인하여 화재와 폭발 등의 사고 발생 가능성도 증가하는 추세이다.
하지만 이러한 터널에 대한 화재나 폭발의 위험도에 대한 정량적 평가가 수행된 사례는 없으며, 사용자의 관점에서 관련사고 감지 및 분석을 위해 개발된 기술은 거의 없는 실정이다.
또한 터널의 특성상 화재 및 폭발로 인한 교통 물류의 차단 시에는 막대한 2차적인 사회적, 경제적 피해가 발생하게 된다.
따라서 국가기반시설물의 사회적 역할인 국민의 인명 안전성(Life Safety), 국가 및 국민 재산 보호(Property Protection) 및 사회적 불안요소 저감(Social Security)의 큰 틀 안에서 터널 내에서 발생한 화재와 폭발 등의 심각한 사고의 위험도를 신속하게 평가하고 이로 인한 터널의 안전 여부를 판단하는 것이 반드시 필요하다.
도로의 화재 피해는 터널, 지하도로와 같이 주로 밀폐된 공간에서 차량의 전도, 추돌 등의 사고로 인해 발생하였으며, 피해를 완화하기 위한 다양한 수단이 강구되어 왔다.
대표적인 터널 화재로는 1999년에 발생한 Mont Blanc Tunnel 화재와 Tauern Tunnel 화재, 2001년에 발생한 Gotthard Tunnel이 있으며, 이들 화재로 인해 많은 인명 피해와 구조적인 손상이 발생하였다.
국내에서도 2005년에 달성터널에서 발생한 화재에 의해 터널 내부 전기, 송기 설비와 콘크리트 라이닝의 폭렬이 발생한 사례를 들 수 있다.
도 1은 상주터널의 사고상황을 촬영한 사진이다.
각종 재해, 재난의 위험에 노출된 터널에 예측불가한 극한 하중인 폭발 또는 화재 등이 발생할 경우 터널의 합리적인 보호를 위해서는, 발생 즉시 이를 감지하고 사고의 종류와 위험도를 판단하고, 터널 구조물의 안전성을 신속하게 판단하는 것이 요구된다.
이와 아울러, 도로의 차단은 최소화 할 수 있어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 터널 구조물의 안전성을 신속하게 판단하고, 터널 내 폭발 및 화재 사고와의 관계, 사고의 특성 및 규모를 판단함과 아울러, 사고특성에 맞추어 적절한 대응방안을 수립할 수 있도록 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 터널의 정밀진단이 필요한 경우에 관한 변형 1차 임계값을 입력 받는 변형 1차 임계값 입력단계; 터널의 붕괴위험이 있는 경우에 관한 변형 2차 임계값을 입력 받는 변형 2차 임계값 입력단계; 터널 내부에 설치된 변형 감지부로부터 변형 측정값을 입력받는 측정값 입력단계; 상기 변형 측정값이 터널의 장기 변형에 의한 것인지, 단기 변형에 의한 것인지를 평가하는 변형 평가단계; 상기 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것인 경우, 상기 변형 측정값과 상기 변형 1차 임계값, 변형 2차 임계값을 비교하여 터널의 안정성 여부를 평가하는 안정성 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법을 제시한다.
상기 안정성 평가단계는, 상기 변형 측정값이 상기 변형 1차 임계값 이하인 경우, 교통의 차단이 필요없는 것으로 평가하는 것이 바람직하다.
상기 안정성 평가단계는, 상기 변형 측정값이 상기 변형 1차 임계값을 초과하고, 상기 변형 2차 임계값 이하인 경우, 교통차단 및 정밀진단이 필요한 것으로 평가하는 것이 바람직하다.
상기 안정성 평가단계는, 상기 변형 측정값이 상기 변형 2차 임계값을 초과하는 경우, 붕괴위험 상황이므로 재난발령이 필요한 것으로 평가하는 것이 바람직하다.
터널 내부에 사고가 발생하지 않은 경우에 관한 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 입력받는 허용값 입력단계; 터널 내부에 설치된 압력 감지부(10), 소음 감지부(20), 온도 감지부(30), 변형 감지부(40)로부터 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값, 변형 측정값을 입력받는 측정값 입력단계; 상기 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값과 상기 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값을 비교하여 터널 내부의 폭발 및 화재 발생여부를 분석하는 측정값 분석단계;를 더 포함하고, 상기 측정값 분석단계에서 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과한 것으로 분석되고, 상기 변형 평가단계에서 상기 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것으로 평가된 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 측정값 분석단계는, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값 이하이고, 상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값을 초과하거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하는 경우, 화재없는 교통사고 또는 폭발사고로 분석하고, 상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값 이하이거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하이고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하는 경우, 화재사고로 분석하고, 상기 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값이 각각 상기 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 초과하는 경우, 폭발 및 화재사고로 분석하는 것이 바람직하다.
터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 소음의 임계치에 해당하는 소음 임계값을 입력받는 소음 임계값 입력단계;를 더 포함하고, 상기 측정값 분석단계는, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하인 경우로서, 상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값을 초과하고, 상기 소음 임계값 이하인 경우, 교통사고로 분석하고, 상기 소음 측정값이 상기 소음 임계값을 초과하는 경우, 소규모 폭발사고로 분석하는 것이 바람직하다.
터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 압력의 임계치에 해당하는 압력 임계값을 입력받는 압력 임계값 입력단계;를 더 포함하고, 상기 측정값 분석단계는, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값 이하인 경우로서, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우, 소규모 폭발사고로 분석하고, 상기 압력 측정값이 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 측정값 분석단계는, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하는 경우로서, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우, 폭발 및 화재사고로 분석하고, 상기 압력 측정값이 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것이 바람직하다.
터널 내부에 화재사고가 발생하지 않은 경우의 온도의 임계치에 해당하는 온도 임계값을 입력받는 온도 임계값 입력단계;를 더 포함하고, 상기 측정값 분석단계는, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우로서, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하고, 상기 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석하고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 임계값을 초과하는 경우, 중규모 이상의 화재사고로 분석하는 것이 바람직하다.
터널 내부에 화재사고가 발생하지 않은 경우의 온도의 임계치에 해당하는 온도 임계값을 입력받는 온도 임계값 입력단계;를 더 포함하고, 상기 측정값 분석단계는, 상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값 이하이거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하인 경우로서, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하고, 상기 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석하고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 임계값을 초과하는 경우, 중규모 이상의 화재사고로 분석하는 것이 바람직하다.
본 발명은 터널 구조물의 안전성을 신속하게 판단하고, 터널 내 폭발 및 화재 사고와의 관계, 사고의 특성 및 규모를 판단함과 아울러, 사고특성에 맞추어 적절한 대응방안을 수립할 수 있도록 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법을 제시한다.
도 1은 상주터널의 사고상황을 촬영한 사진
도 2 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 2,3은 터널 구조물의 단기 변형의 평가방법에 관한 구성도.
도 4 내지 7은 안정성 평가단계의 일실시예의 블록도.
도 8은 감지부의 설치위치에 관한 구성도.
도 9 내지 15는 측정값 분석단계의 일실시예의 블록도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 터널 구조물의 안정성 평가방법은 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있으며, 기본적으로 다음과 같은 단계에 의해 이루어진다.
터널의 정밀진단의 필요 여부에 관한 판단기준이 되는 변형 1차 임계값(변형 임계값1)(지점회전각 1°정도)과, 터널의 붕괴위험에 관한 판단기준이 되는 변형 2차 임계값(변형 임계값2)(지점회전각 6°정도)를 미리 설정하여 입력하고, 변형 측정값과 이러한 변형 1차 임계값, 변형 2차 임계값을 비교하여 터널 구조물의 안정성 여부를 평가할 수 있다.
도 2,3은 터널 구조물의 단기 변형의 평가방법에 관한 구성도이다.
터널 구조물의 변형은 도 2,3에 도시된 지점회전각(Θ) 또는 상대변위(δ)에 의해 측정될 수 있다.
여기서, 지점회전각(Θ)은 도 2,3에 도시된 바와 같이, 터널 구조물의 내부의 일지점이 변형에 의해 회전한 각도를 의미하는데, 상술한 변형 임계값은 이러한 지점회전각(Θ)을 기준으로 설정할 수도 있고, 상대변위(δ)를 기준으로 설정하여 측정값과 비교하는 것도 가능하다.
터널 구조물의 단기 변형은 터널 내부에 설치된 변형 감지부(40)에 의해 감지되는데, 센서의 종류, 설치 위치 등에 따라 터널의 횡방향 변형, 종방향 변형의 측정이 모두 가능하다.
터널 내부에 설치된 변형 감지부(40)로부터 변형 측정값을 입력받고, 이러한 변형 측정값이 터널의 장기 변형에 의한 것인지, 단기 변형에 의한 것인지를 평가한다.
터널 구조물에는 폭발, 화재 등의 사고에 의해 단기간 동안 급격한 변형(단기 변형)이 발생할 수 있지만, 이러한 사고와 무관하게 지반침하, 라이닝 콘크리트의 변형 등으로 인하여 장기간에 걸친 지속적인 변형(중장기 변형)이 발생한다.
변형 감지부(40)에 의해 터널 구조물의 변형을 지속적으로 측정하면, 변형의 발생추이를 알 수 있고, 이로부터 사고 후 발생한 변형이 단기 변형에 해당하는지 또는 중장기 변형에 해당하는지 여부를 판별할 수 있다.
본 발명은 터널 내부의 사고발생으로 인한 터널 구조물의 안정성 평가에 관한 것이므로, 변형 평가단계에서 단기 변형이 아닌 것(중장기 변형에 관한 것)으로 평가되면, 터널 구조물의 안정성 평가대상에서 제외한다(도 4).
변형 측정값이 단기 변형에 의한 것인 경우에만, 변형 측정값과 변형 1차 임계값, 변형 2차 임계값을 비교하여 터널의 안정성 여부를 평가한다.
이하, 본 발명에 의한 터널 구조물의 안정성 평가방법 중 안정성 평가단계에 관한 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
지점회전각이 변형 1차 임계값 미만으로 미미한 경우에는, 사고에 불구하고 터널 구조물의 안정성에 큰 문제가 발생하지 것으로 판단한다.
지점회전각이 변형 1차 임계값 이상이고, 변형 2차 임계값 미만인 범위에서는, 관리기관의 판단에 따라 정밀진단을 위한 교통차단 조치를 취할 수 있다.
지점회전각이 변형 2차 임계값 이상이면, 터널의 붕괴와 같은 심각한 재난상황이 초래될 수 있으므로, 터널에 대한 추가 교통 및 이용객 유입을 즉시 차단하는 것이 필요하다.
폭발은 약 1/1000초의 짧은 시간에 발생하므로, 폭발사고 직전과 직후의 구조물의 변형(변형의 추이)을 비교하면, 그 변형이 중장기 변형에 해당하는 것인지, 단기 변형에 해당하는 것인지를 구분할 수 있다.
구체적으로, 변형 측정값이 변형 1차 임계값 이하인 경우, 이는 사고의 발생에 불구하고 터널 구조물의 안정성에 영향을 미치지 않는 경우에 해당하므로, 교통차단이 필요없거나, 부분차단에 의한 사고수습이 가능한 것으로 평가한다(도 5).
변형 측정값이 변형 1차 임계값을 초과하고, 변형 2차 임계값 이하인 경우, 교통차단 및 정밀진단이 필요한 것으로 평가한다(도 6).
이는 안전성 평가 결과, 폭발 사고 등에 의해 터널 구조물에 즉각적인 변형(단기 변형)이 발생한 경우에 해당하므로, 그 변형의 크기에 따라 터널의 이용가능 여부를 판단하고, 필요 시 터널의 진입부에 "진입금지" 경고를 발하며, 주변 교통신호기에 의해 터널을 향한 차량의 진입을 제한하여 2차 사고를 방지한다.
변형 측정값이 변형 2차 임계값을 초과하는 경우, 붕괴위험 상황의 재난발령이 필요한 것으로 평가한다(도 7).
이는 안전성 평가 결과, 폭발 사고 등에 의해 터널 구조물에 즉각적이고 붕괴 수준의 변형(단기 변형)이 발생한 경우에 해당하므로, 터널의 이용을 전면 제한하여 2차 사고를 방지하고, 사고처리 관계자의 인명피해를 예방한다.
이하, 터널 내부에 사고를 감지하기 위한 다양한 감지부(10,20,30)를 설치하고, 이에 의해 감지된 측정값에 의해 사고의 종류, 규모를 파악한 후, 이를 기초로 위 터널 구조물의 안정성 평가를 수행하는 방법에 관한 실시예에 대하여 설명한다(도 8).
이는 터널 내 폭발 및 화재 사고와의 관계, 사고의 특성 및 규모를 판단함과 아울러, 사고특성에 맞추어 적절한 대응방안을 수립할 수 있도록 한다는 특유의 효과가 있다.
(1) 터널 내부에 사고가 발생하지 않은 경우에 관한 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 입력받는다.
이들 허용값은 터널의 설치지역, 계절에 따른 온도변화, 교통량 등을 고려하여, 화재나 폭발이 발생하지 않은 것으로 볼 수 있는 정도의 값을 의미한다.
후술하는 감지부(센서)에 의해 수신된 측정값은 폭발, 화재 사고에 의한 것일 수도 있지만, 그렇지 않은 이유(소음, 차량의 점등 등)에 의한 경우가 훨씬 많으므로, 이러한 데이터(노이즈)를 효과적으로 제거하는 것이 필요하다.
(2) 터널 내부에 설치된 압력 감지부(10), 소음 감지부(20), 온도 감지부(30), 변형 감지부(40)로부터 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값, 변형 측정값을 실시간으로 입력받는다(도 8).
압력 감지부(10)는 폭발에 의한 압력을 감지하고, 감지된 압력의 크기와 발생위치를 중앙처리장치로 전달하는 압력계 등의 센서를 의미한다.
소음 감지부(20)는 교통사고, 폭발 등에 의한 소음을 감지하고, 감지된 소음의 크기와 발생위치를 중앙처리장치로 전달하는 마이크 등의 센서를 의미한다.
온도 감지부(30)는 화재 등에 의한 온도변화를 감지하고, 감지된 온도변화의 크기와 발생위치를 중앙처리장치로 전달하는 열전대 또는 열화상 카메라 등의 센서를 의미한다.
변형 감지부(40)는 터널 내면의 변형을 감지하고, 감지된 변형의 크기와 발생위치를 중앙처리장치로 전달하는 변위센서 등을 의미한다.
센서의 비용은 소음 감지부(20)가 가장 저렴하고, 온도 감지부(30)가 가장 고가이므로, 터널의 내부에 저가의 소음 감지부(20)를 다수 설치하고, 고가의 온도 감지부(30)는 진입부, 출입부, 비상구 등의 주요위치에 소수 설치하는 것이 경제적이다.
반드시 압력 감지부(10), 온도 감지부(30)를 다수 설치하지 않더라도, 다수의 소음 감지부(20)에 의해 사고의 발생지점을 충분히 특정할 수 있기 때문이다.
변형 감지부(40)는 터널의 건설단위(1회 타설범위, 세그먼트 등)마다 설치하는 것이 바람직하다.
(3) 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값과 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값을 비교하여 터널 내부의 폭발 및 화재 발생여부를 분석한다(측정값 분석단계)(도 9 내지 15).
(4) 변형 측정값이 터널의 장기 변형에 의한 것인지, 단기 변형에 의한 것인지를 평가한다(변형 평가단계)(도 4).
(5) 측정값 분석단계에서 압력 측정값이 압력 허용값을 초과한 것으로 분석되고, 변형 평가단계에서 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것으로 평가된 경우, 변형 측정값에 의해 터널 구조물의 안정성 여부를 평가한다(안정성 평가단계)(도 5 내지 7).
즉, 측정값 분석단계는 터널 내부의 사고 발생 여부를 판단하고, 변형 평가단계는 그 시점에 발생한 터널의 변형이 단기 변형에 해당하는지 여부를 판단하므로, 사고의 발생과 터널 구조물에 발생한 변형의 상관관계를 파악할 수 있다.
따라서, 사고의 특성 및 규모를 명확하게 판단할 수 있고, 이것이 터널 구조물의 안전성에 미친 영향을 신속하게 판단할 수 있으므로, 사고특성에 맞추어 적절한 대응방안을 수립할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 의한 터널 구조물의 안정성 평가방법 중 측정값 분석단계에 관한 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
위 측정값 분석단계에서, 온도 측정값이 온도 허용값 이하이고, 소음 측정값이 소음 허용값을 초과하거나, 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하는 경우, 이는 온도변화 없이 큰 소음, 압력변화가 발생한 것이므로, 화재없는 교통사고 또는 폭발사고로 분석한다(도 9).
소음 측정값이 소음 허용값 이하이거나, 압력 측정값이 압력 허용값 이하이고, 온도 측정값이 온도 허용값을 초과하는 경우, 이는 큰 소음, 압력변화 없이 온도변화만 발생한 것이므로, 화재사고로 분석한다(도 10).
압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값이 각각 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 초과하는 경우, 이는 큰 소음, 압력변화, 온도변화가 모두 발생한 것이므로, 폭발 및 화재사고로 분석한다(도 11).
압력, 소음, 온도에 관하여 임계값을 미리 설정하여 입력하는 경우, 더욱 구체적인 분석이 가능하다.
터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 소음의 임계치에 해당하는 소음 임계값은 150dB 정도로 설정할 수 있는데, 이를 기준으로 터널 내부에서 발생된 사고가 돌발상황(교통사고, 소음 등)에 의한 것인지, 폭발에 의한 것인지 분류할 수 있다.
전자는 터널 구조물의 안정성에 영향을 미치지 않는 것이므로, 위 안정성 평가단계를 수행할 필요가 없고, 후자는 터널 구조물의 안정성에 영향을 미치는 것이므로, 위 안정성 평가단계를 수행한다.
구체적으로, 위 측정값 분석단계에서, 압력 측정값이 압력 허용값 이하인 경우로서, 소음 측정값이 소음 허용값을 초과하고, 소음 임계값 이하인 경우, 이는 폭발압의 발생없이 큰 소음만 발생한 경우에 해당하므로, 단순한 교통사고로 분석한다(도 12).
압력 측정값이 압력 허용값 이하인 경우로서, 소음 측정값이 소음 임계값을 초과하는 경우, 이는 폭발압의 발생없이 대단히 큰 소음이 발생한 경우에 해당하므로, 소규모 폭발사고로 분석한다(도 12).
터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 압력의 임계치에 해당하는 압력 임계값은 1.6bar 정도로 설정할 수 있다.
폭발압이 위 임계값 미만인 경우, 승합차종 이하의 규모에서 발생한 폭발 사고로 평가되는데, 이때 터널 구조물의 안전성 문제는 크게 우려되지 않으므로, 관리기관은 교통차단을 실시하지 않고, 이용객은 터널 이용에 제한을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.
폭발압이 위 임계값 이상인 경우, 중규모 이상 폭발 사고로 평가되므로, 교통차단과 정밀진단을 통한 보수여부의 판단이 필요하다.
구체적으로, 위 측정값 분석단계에서, 온도 측정값이 온도 허용값 이하인 경우로서, 압력 측정값이 압력 허용값을 초과하고, 압력 임계값 이하인 경우, 이는 화재의 발생없이 큰 압력변화가 발생한 경우에 해당하므로, 터널 구조물의 안정성 평가가 필요없는 소규모 폭발사고로 분석한다(도 13).
온도 측정값이 온도 허용값 이하인 경우로서, 압력 측정값이 압력 임계값을 초과하는 경우, 이는 화재의 발생은 없지만, 대단히 큰 압력변화가 발생한 경우에 해당하므로, 터널 구조물의 안정성 평가가 필요한 대규모 폭발사고로 분석한다(도 13).
또한, 위 측정값 분석단계에서, 온도 측정값이 온도 허용값을 초과하는 경우로서, 압력 측정값이 압력 허용값을 초과하고, 압력 임계값 이하인 경우, 이는 화재와 함께 소규모 폭발이 발생한 경우에 해당하므로, 터널 구조물의 안정성 평가가 필요없는 폭발 및 화재사고로 분석한다(도 14).
온도 측정값이 온도 허용값을 초과하는 경우로서, 압력 측정값이 압력 임계값을 초과하는 경우, 이는 화재와 함께 대규모 폭발이 발생한 경우에 해당하므로, 터널 구조물의 안정성 평가가 필요한 대규모 폭발사고로 분석한다(도 14).
터널 내부에 화재사고가 발생하지 않은 경우의 온도의 임계치에 해당하는 온도 임계값은 500℃ 정도로 설정할 수 있다.
터널 구조물의 표면온도가 위 임계값 미만인 경우, 터널 구조물의 손상은 거의 없으므로 교통차단없이 터널의 이용이 가능하다.
터널 구조물의 표면온도가 위 임계값 이상인 경우, 터널 구조물 표면에 심각한 폭렬이 발생함은 물론, 구조적 터널(지하차도, 침매터널 등)인 경우 터널 구조물의 안전성에 치명적 손상이 발생할 가능성이 있으므로, 즉시 교통차단과 더불어 정밀진단에 따른 복구작업을 고려하는 것이 바람직하다.
화재 사고 시 비상구의 온도가 40℃ 이상인 경우, 대피객의 안전이 우려되므로 온도 강하를 위한 조치(스프링쿨러의 작동 등)를 실시할 수 있다.
구체적으로, 위 측정값 분석단계에서, 압력 측정값이 압력 허용값을 초과하고, 압력 임계값 이하인 경우로서, 온도 측정값이 온도 허용값을 초과하고, 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석한다(도 14).
압력 측정값이 압력 허용값을 초과하고, 압력 임계값 이하인 경우로서, 온도 측정값이 온도 임계값을 초과하는 경우, 중규모 이상의 화재사고로 분석한다(도 14).
또한, 위 측정값 분석단계에서, 소음 측정값이 소음 허용값 이하이거나, 압력 측정값이 압력 허용값 이하인 경우로서, 온도 측정값이 온도 허용값을 초과하고, 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석한다(도 15).
소음 측정값이 소음 허용값 이하이거나, 압력 측정값이 압력 허용값 이하인 경우로서, 온도 측정값이 온도 임계값을 초과하는 경우, 중규모 이상의 화재사고로 분석한다(도 11).
도 9 내지 15의 실시예에서는, 온도 측정값이 온도 임계값을 초과하더라도, 압력 측정값이 압력 임계값을 초과하지 않으면, 구조물 안정성 평가를 실시하지 않는 것으로 나타나 있지만, 터널 구조물의 특성, 주위 환경 등에 따라 이러한 경우라도 구조물 안정성 평가를 실시하는 것으로 할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 압력 감지부 20 : 소음 감지부
30 : 온도 감지부 40 : 변형 감지부

Claims (11)

  1. 터널의 정밀진단이 필요한 경우에 관한 변형 1차 임계값을 입력 받는 변형 1차 임계값 입력단계;
    터널의 붕괴위험이 있는 경우에 관한 변형 2차 임계값을 입력 받는 변형 2차 임계값 입력단계;
    터널 내부에 설치된 변형 감지부로부터 변형 측정값을 입력받는 측정값 입력단계;
    상기 변형 측정값이 터널의 장기 변형에 의한 것인지, 단기 변형에 의한 것인지를 평가하는 변형 평가단계;
    상기 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것인 경우, 상기 변형 측정값과 상기 변형 1차 임계값, 변형 2차 임계값을 비교하여 터널의 안정성 여부를 평가하는 안정성 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안정성 평가단계는,
    상기 변형 측정값이 상기 변형 1차 임계값 이하인 경우, 교통의 차단이 필요없는 것으로 평가하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안정성 평가단계는,
    상기 변형 측정값이 상기 변형 1차 임계값을 초과하고, 상기 변형 2차 임계값 이하인 경우, 교통차단 및 정밀진단이 필요한 것으로 평가하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안정성 평가단계는,
    상기 변형 측정값이 상기 변형 2차 임계값을 초과하는 경우, 붕괴위험 상황이므로 재난발령이 필요한 것으로 평가하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    터널 내부에 사고가 발생하지 않은 경우에 관한 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 입력받는 허용값 입력단계;
    터널 내부에 설치된 압력 감지부(10), 소음 감지부(20), 온도 감지부(30), 변형 감지부(40)로부터 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값, 변형 측정값을 입력받는 측정값 입력단계;
    상기 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값과 상기 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값을 비교하여 터널 내부의 폭발 및 화재 발생여부를 분석하는 측정값 분석단계;를 더 포함하고,
    상기 측정값 분석단계에서 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과한 것으로 분석되고, 상기 변형 평가단계에서 상기 변형 측정값이 단기 변형에 의한 것으로 평가된 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값 이하이고, 상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값을 초과하거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하는 경우, 화재없는 교통사고 또는 폭발사고로 분석하고,
    상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값 이하이거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하이고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하는 경우, 화재사고로 분석하고,
    상기 압력 측정값, 소음 측정값, 온도 측정값이 각각 상기 압력 허용값, 소음 허용값, 온도 허용값을 초과하는 경우, 폭발 및 화재사고로 분석하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  7. 제6항에 있어서,
    터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 소음의 임계치에 해당하는 소음 임계값을 입력받는 소음 임계값 입력단계;를 더 포함하고,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하인 경우로서,
    상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값을 초과하고, 상기 소음 임계값 이하인 경우, 교통사고로 분석하고,
    상기 소음 측정값이 상기 소음 임계값을 초과하는 경우, 소규모 폭발사고로 분석하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  8. 제6항에 있어서,
    터널 내부에 폭발사고가 발생하지 않은 경우의 압력의 임계치에 해당하는 압력 임계값을 입력받는 압력 임계값 입력단계;를 더 포함하고,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값 이하인 경우로서,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우, 소규모 폭발사고로 분석하고,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하는 경우로서,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우, 폭발 및 화재사고로 분석하고,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 안정성 평가단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  10. 제9항에 있어서,
    터널 내부에 화재사고가 발생하지 않은 경우의 온도의 임계치에 해당하는 온도 임계값을 입력받는 온도 임계값 입력단계;를 더 포함하고,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값을 초과하고, 상기 압력 임계값 이하인 경우로서,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하고, 상기 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석하고,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 임계값을 초과하는 경우, 중규모 이상의 화재사고로 분석하는 것을 특징으로 하는 터널 구조물의 안정성 평가방법.
  11. 제6항에 있어서,
    터널 내부에 화재사고가 발생하지 않은 경우의 온도의 임계치에 해당하는 온도 임계값을 입력받는 온도 임계값 입력단계;를 더 포함하고,
    상기 측정값 분석단계는,
    상기 소음 측정값이 상기 소음 허용값 이하이거나, 상기 압력 측정값이 상기 압력 허용값 이하인 경우로서,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 허용값을 초과하고, 상기 온도 임계값 이하인 경우, 소규모 화재사고로 분석하고,
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