• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.119-126
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• 2018

도심지에서 발생하고 있는 지반공동은 점차 증가하고 있는 추세이다. 그러나 지하에는 지하철 및 상하수도 관거, 통신시설 등 많은 구조물과 지하매설물이 복잡하게 상존하기 때문에 지반함몰이 발생할 경우 그 피해규모가 크고, 복구를 하는데 있어 시간적 경제적으로 큰 어려움이 따른다. 이에 지반공동을 보다 신속하게 복구하기 위한 새로운 방법으로 수용성 폴리머 기반의 무기질계 혼화재를 개발한 바 있고, 개발 보강재를 효율적으로 공동 내부에 주입할 수 있도록 하는 주입시스템 구축이 필요하다. 구축하고자 하는 주입시스템은 비개착식이고 별도의 플랜트 설치를 필요로 하지 않아 시간적 경제적으로 유리하며 공압을 이용하여 보강재를 공동내부에 빠르게 충전시킬 수 있어 지반함몰 발생 시 긴급복구를 가능하게 해주는 기술이라고 할 수 있다. 주입시스템 구축을 위해 충전속도 및 충전율 등을 실험을 통해 평가하였고 개별요소해석 프로그램(EDEM)을 이용한 시뮬레이션을 통해 지반 및 주변의 다양한 조건에서도 가능한 충전양상을 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.55-64
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• 2018

본 연구에서는 최근 도심지에서 발생하고 있는 지반함몰에 대하여 팽창재료를 이용한 긴급복구공법을 적용하고 이러한 공법의 적합성을 수치해석적으로 판단하고자 한다. 수치해석에 적용된 팽창재료의 특성을 평가하기 위하여 실내실험을 수행하였다. 실험으로 구한 팽창특성을 반영하여 다양한 공동 형상(직사각형 단면을 가지는 공동에 대하여 다양한 높이와 폭 조합)에 대하여 팽창재료를 적용하였을 경우 팽창재료 및 지반 거동을 평가하였다. 해석 결과, 공동의 상단과 하단의 연직변위는 공동의 높이보다는 공동의 폭에 큰 영향을 받으며, 공동 측면부의 수평변위는 공동 폭 보다는 공동의 높이의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 또한, 팽창압이 작용하였을 경우 도로상부 표층의 수직변위량은 공동의 높이보다는 공동의 폭에 큰 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.

• 산업기술연구
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• 제24권A호
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• pp.227-238
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• 2004

This paper is results of experimental and nunerical works on the behavior of the cut-and-cover tunnel. Centrifuge model tests were performed to simulate the behavior of the cut-and-cover tunnels having cross sections of national road and subway tunnels. Model experiments were carried out with changing the cut slope and the slope of filling ground surface. Displacements of tunnel lining resulted from artificially accelerated gravitational force up to 40g of covered material used in model tests, were measured during centrifuge model tests. In model tests, Jumunjin Standard Sand with the relative density of 80 % and the zinc plates were used for the covered material and the flexible tunnel lining, respectively. Basic soil property tests were performed to obtain it's the property of Jumumjin Standard Sand. Shear strength parameters of Jumunjin Standard Sand were obtained by performing the triaxial compression tests. Direct shear tests were also carried out to find the mechanical properties of the interface between the lining and the covered material. Numerical analysis with the commercially available program of FLAC were performed to compare with results of centrifuge model experiment In numerical modelling. Mohr-Coulomb elasto-plastic constitutive model was used to simulaye the behavoor of Jumunjin Standard Sand and the interface element between the lining and the covered material was implemented to simulate the interaction between them. Compared results between model tests and numerical estimation with respect to displacement of the lining showed in good agreements.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.