• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.397-404
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• 2008

본 연구는 인천국제공항철도 신설 공사구간 중 서울지하철 2호선 하부에서 TRcM 공법으로 통과하는 구간의 수리 및 굴착 안정성에 대해 검토한 내용이다. 본 검토 대상 구간에서는 터널 굴착과정에서 하루 최대 86.4 ton의 예상치 못한 과다 용출수가 발생하였으며, 과다 용출수의 발생에 대한 원인 분석을 위해 관측정에서 계측된 지하수위 저하거동과 가장 적합한 수리해석 파라미터를 찾기 위한 수리 역해석을 실시하였다. 본 수리 역해석에서는 TRcM 구간에 접한 홍익대학교 정거장 굴착시의 측정된 자료중 TRcM 구간 굴착전까지의 지하수위 계측결과를 사용하였다. 암종별 수리전도계수와 서울지하철 2호선의 배수경계조건, 과업구간의 강우강도 등을 변화시켜가며 수리 역해석을 수행하였다. 그 결과 계측된 자료와 유사한 최종 지하수위 및 지하수위 저하 경향을 보이는 수리해석 조건을 얻을 수 있었다. 다음, 지반의 굴착에 의한 역학적 영향을 분석하기 위해 지하수를 고려하지 않은 역학적 해석을 수행하였다. 순수 역학적 해석 결과, 지표침하 0.85 mm, TRcM 구간 천단침하 1.32 mm 발생하는 것으로 나타났으며, 복합거동 해석결과 지표침하 1.2 mm, TRcM 구간 최대 천단침하 1.72 mm으로 나타나 지하수위 저하에 의해 추가 변위가 발생하나 침하량이 크지 않아 안정성에는 영향이 없는 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.81-99
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• 2018

터널 굴착에 의한 다량의 지하수 배출 그리고 터널 굴착 작업은 지하수 고갈과 지반침하를 유발한다. 그러므로, 수리지질학적 방법 및 모델링에 의해서 터널 굴착과 관련하여 환경 영향을 평가하고 영향 저감대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이 연구는 야외조사, 수질분석, 추적자시험 그리고 지하수 모델링을 통하여 터널 굴착에 의한 저수지와 계곡수의 고갈을 밝히기 위한 것이다. 현장 수질분석 결과, 터널내 배출 지하수의 화학성분의 농도는 계곡수의 화학성분의 농도보다 약간 더 높다. 실내 수질분석 결과, 계곡수와 배출 지하수의 수질형은 둘 다 $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$형이다. 계곡의 주입지점과 터널 간의 1차 및 2차 추적자시험에 의하면 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 배출되며, 전기전도도는 1차시험에서는 $70{\mu}S/cm$ 그리고 2차 시험에서는 $40{\mu}S/cm$로 나타났다. 지하수 모델링에 의하면, 터널 굴착 시 터널내로의 지하수 배출량은 $4,942m^3$/일이며, 터널 완공 후 3년이 경과하면 지하수위는 원래 상태로 회복되는 것으로 산정된다. 입자추적 모델링에 의하면, 터널에 가장 가까운 입자는 주입 후 6시간 만에 그리고 가장 먼 입자는 9시간만에 터널에 도달하는 것으로 산정되었으며, 이 결과는 야외 추적자시험 결과와 비슷하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.49-57
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• 2005

본 연구에서는 상재하중을 적용한 굴착모형실험을 통하여 상재하중 적용으로 인한 굴착단계별, 벽체강성 및 지반조건에 따른 토류벽체의 수평변위, 배면지반 지표침하, 토류벽체에 적용되는 토압변화 및 분포에 대하여 실험결과치, 이론치 및 현장자료 분석치와 상호비교, 분석하여 상재하중 적용에 의한 영향을 규명하였다. 그 결과 상재하중이 적용된 모형지반에서의 지표침하곡선 형태는 상재하중 미 적용시 지표침하 곡선형태의 정규확률 분포곡선과 달리 상재하중 중앙 부분이 최대 침하를 일으키는 포물선 형태의 침하를 보이고 있으며, 굴착단계별 상재하중 적용으로 인한 벽체최대수평변위는 최종굴착시에 0.8H(보:굴착깊이) 지점에서 벽체의 최대수평변위가 발생하였으며, 상재하중 적용에 따른 벽체변위량의 증가범위는 벽체상부로부터 하중이격거리에 2배의 깊이까지 증가범위를 보였다. 또한, 굴착단계별 지표면의 침하로 인한 기초판의 각 변위는 최종단계에서의 각 변위가 가장 크게 발생하였고, 벽체강성별로는 두께 4mm(유연계수 ${\rho}\;:480m^3/t$) 벽체가 두께 9mm(유연계수 ${\rho}\;: 40m^3/t$)보다 최대 3배 이상 발생하고 있어 벽체강성의 영향이 매우 큼을 알 수 있다.

• 지질공학
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• 제17권4호
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• pp.643-653
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• 2007

수락산 터널지역 내 8개 시추공에서 조사된 기반암의 평균 수리전도도 $2.64{\times}10^{-8}m/sec$, 평균 RQD 78%, 평균공극율 0.51% 및 지하수위는 $77.06{\sim}125.97m$의 범위이었다. 지하수위와 표고간의 회귀분석 결과를 이용하여 수락산 터널 지역 내 두 개의 정상부에서 지하수위를 추정하여 구한 터널 구간의 평균적인 수평수리경사는 0.267 이었다. 수락산 터널 구간에서 현장투수시험에 의해 구해진 최소 수리전도도는 $5.56{\times}10^{-9}m/sec$, 최대 수리전도도는 $6.12{\times}10^{-8}m/sec$, 평균 수리전도도는 $2.64{\times}10^{-8}m/sec$ 이었다. 최소, 최대 및 평균 수리전도도와 평균적인 수평수리경사를 이용하여 산정된 수락산 터널 구간 내에서의 단위 길이 당 지하수 유출량은 각각 $0.00585m^2/day,\;0.06434m^2/day$ 및 $0.02775m^2/day$ 이었다. 물수지분석에 의한 연구지역 내 단위함양유역 당 순수지하수함양율은 224mm/yr로 산정되었다. 터널굴착이 완료된 후 최소, 최대 및 평균 수리전도도를 적용한 지하수위 변동예측 모사에 의하면 수리전도도가 낮을수록 터널 내로의 유출량은 적었지만, 지하수위 강하량은 크게 나타났다. 그리고, 최대 수리전도도를 적용한 모사 시에는 터널로의 유출량이 크지만, 대수층으로의 충진이 빠르게 발생하여 지하수위가 짧은 시간에 회복되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.485-495
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• 2017

지하공간 개발은 인구증가로 인한 도심지의 지상공간 대형화로 발생되는 다양한 문제를 해결하기 위한 유용한 해결책이며, 그 중 터널은 지하공간 개발의 방법 중 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 터널 굴착에 따른 말뚝과 지반의 거동에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 말뚝의 축력 분포에 대한 연구는 아직까지 많이 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 느슨한 사질토 지반에서의 군말뚝 기초하부에 터널굴착으로 인한 지반의 거동 뿐만 아니라 각각의 말뚝의 축력분포를 실내모형시험을 통해 관찰하였다. 터널굴착을 모사하기 위해 체적손실율 개념을 적용하였으며, 말뚝과 지반의 파괴 메커니즘을 확인하기 위하여 일반적으로 사용하는 체적손실율(1~2%) 보다 큰 10%까지 단계별로 적용하였다. 실내모형시험 결과 체적손실율 1.5% 적용에 의해 급격한 축력감소가 발생하였으며, 말뚝의 침하량이 인접 지반의 침하량보다 1.2~4.7배 가량 더 큰 것으로 나타났다. 실내모형시험 중 근거리 사진계측 기법을 사용하여 체적손실율 1.5%일 때의 지중 거동을 정량적으로 분석하였으며, 실내모형시험 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.281-287
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• 2006

산악 지형 내 터널 굴착에 따른 지하수 유입은 실제 암반 내 발달한 절리 및 파쇄구간을 따라 유동하는 지하수에 의해 발생한다. 이러한 현상을 보다 합리적으로 분석하기 위해 정밀 지반조사 물리탐사 및 시추 탐사 등의 분석 결과를 토대로 모델영역을 선정하고 대표 절리군 1, 2 및 3을 선택하였다. 3차원 절리망을 생성하기 위해 프로그램(FracMan)을 이용하였고 불확실성을 줄이기 위해 확률적 통계기법 중 하나인 Monte Carlo Simulation 을 적용하였다. 수리특성을 파악하기 위해 실시한 불연속면 수리특성 시험 양수시험 및 수압시험 결과 대표 절리군 1, 2 및 3의 투수량 계수($T_f$)는 각각 $9.60{\times}10^{-6},\;7.35{\times}10^{-6}$ 및 $1.01{\times}10^{-5}m^2/s$ 이였다. 모델 영역의 수리적 초기조건을 파악하기 위해 지하수 연속체 프로그램(Visual MODFLOW)를 병행하여 적용하였다. 지하수 불연속체 프로그램(MAFIC)을 이용하여 해석한 결과 터널내부의 단위 길이 당 유입량은 평균 $5.40{\times}10^{-1}m^3/min/km$, 표준편차 $3.04{\times}10^{-1}m^3/min/km$로 예측되었다. 이 결과를 토대로 터널 굴착에 따른 광역적인 지하수계 변화를 분석한 결과 $8.64{\times}10^{-2}{\sim}2.30{\times}10^{-1}m^3/min/km$로 기존 및 본 설계 적용 기준인 3.00 및 $2.00m^3/min/km$의 값보다 낮은 범위로 예측되어 터널 굴착 시 지하수 유입에 따른 공극수압의 변화에 따른 응력 변화가 적어서 터널 구조의 안정성에 미치는 영향이 적을 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.81-91
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• 2004

본 연구는 마창대교 진입 터널 건설에 따른 지하수-지표수 연계 시스템에 대한 사례 분석을 그 주요 목적으로 하였다. 터널 노선의 약 300m에 이르는 구간은 본 연구지역을 흐르는 가포천의 직하부를 통과하고 있어 이에 대한 사전 영향 검토가 요구되었다. 하지만, 이와 유사한 사례는 국내외적으로 거의 존재하지 않으며, 다만 국내의 경우 터널 굴착에 따른 지하수계에 대한 영향 검토는 부분적인 조사 자료에 근거한 case modeling 연구가 수행된 사례는 빈번히 존재한다. 하지만 본 연구에서는 불확실성이 높은 자료에 근거한 모델링 연구를 지양하고, 자연적인 상태에서의 고도별 지표수 유량 변화를 관측하여 이를 통해 지하수-지표수 상호 작용을 해석하고자 하였다. 또, 이러한 해석 결과에 근거하여 터널 굴착 시 발생 가능한 문제점을 제시하고, 그에 따른 설계상의 보완점 제시를 그 주요 목적으로 하였다. 본 연구를 위해 터널 예정 노선 직상부를 흐르는 가포천에 대해 총 5개 지점에서 하천 유량 모니터링을 실시하였고, 이를 통해 하천 유량 중 지하수 기저 유출에 의한 기여 정도를 분석하였다. 분석결과 본 연구 지역에서 하천 유랑 중 평균 39%는 지하수의 기저 유출에 의한 것으로 추정되었으며, 터 널 굴착 시 최소 지하수 기저유출에 의한 하천 유출량(39%)이 감소할 개연성을 확인하였다. 이상의 연구 결과를 근거로 본 지역에서 터널 굴착에 따른 하천 유량에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 방안으로 개수로 공사에 의한 터널 인접 구간에서의 지하수-지표수 상호 작용의 차단, 터널로의 지하수 유입량의 가포천으로의 환원 등 그 영향을 최소화 할 수 있는 방안을 설계 대안으로 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6D호
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• pp.615-622
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• 2012

숏크리트는 현장에서 빠른 시공을 실시하여 굴착면을 침식으로부터 보호하고 암괴의 전단이동방지, 암괴의 붕괴방지, 개구절리의 봉합, 응력의 집중완화, 응력전달효과 등에 의하여 후속작업의 원활한 진행이 될 수 있도록 굴착면을 방지하여 지내력을 증대시키는 것이 주목적이다. 숏크리트공법으로는 건식과 습식의 두 가지방법이 있으며, 1997년 이후부터는 건식보다 습식 숏크리트가 많이 이용되고 있다. 그러나 작업 중 목적물에 부착되지 않고 반발되는 현상, 즉 리바운드가 많이 발생하며 이러한 많은 양의 리바운드는 숏크리트와 전체 공사비 원가에 중대한 영향을 미치게 된다. 특히 숏크리트는 재료비, 배합, 타설시간 증가, 재료의 취급과 계량장치에 소요되는 인력 및 버력제거를 위한 비용 증가 발생원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내현장에서 시행한 급결제 함유량에 따른 일반 습식 숏크리트 및 강섬유 습식 숏크리트공법의 시공실적을 분석하여 반발 양 및 강도의 실험적인 분석을 실시하였다. 또한 국내 건설공사에 실제 사용할 수 있는 효과적이고 합리적인 방법을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.23-33
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• 2012

본 연구의 대상 현장은 굴착심도가 약 20m 내외로 사업 전구간을 개착공법으로 계획하였고, 흙막이 가시설공법은 굴착심도까지 쉬트파일과 버팀보 공법을 적용하여 도시철도 하부기초에서 계측된 침하 자료를 사용, 시공 중 대상 현장에서 발생된 지반공학적 문제점을 분석하였다. 쉬트파일 인발에 따른 영향을 알아보기 위하여 제 1구간과 제 2구간에 간극수압계와 지하수위계를 설치하여 연속적인 쉬트파일 인발에 따른 간극수압 및 지하수위의 변화와 하부지반 침하를 평가하였다. 또한, 구조물 하부기초 계측자료와 기존 문헌의 지반정수를 적용하여 계측시점에 해당하는 침하량을 수치해석 프로그램인 CAIN RDA 프로그램을 통하여 비교 분석하였으며 추가하중을 고려하여 장기침하를 산정하였다. 해석 결과, 6개 구간에서 5.94~12.77cm의 침하가 발생되어 제 2구간에서의 침하량이 12.77cm로 허용 침하량 10.0cm보다 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.5-18
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• 2009

국내 건축구조물 건설시 풍화대 지반(풍화토, 풍화암, 파쇄대 지반 등) 위에 건설되는 경우가 흔하게 나타나며 이 경우 경제적인 설계방안으로 풍화대의 지반지지력을 활용하기 위하여 전면기초를 사용한다. 국내 풍화대(풍화암, 풍화파쇄대, 풍화토) 지반위에 축조된 전면기초의 3가지 사례를 분석하였으며 전면기초의 설계 및 해석 절차, 침하량 평가절차, 굴착후 암반면 평가 절차, 전면기초 하부 풍화대 지반의 보강방법 결정 등에 관하여 자세하게 고찰하였다. 건축물의 전면기초를 지지하는 풍화암 또는 풍화파쇄대지반에서 사전 조사에 의한 분석뿐만 아니라 암반 노출면에 대한 암반면 조사(face mapping) 분석을 통하여 암반의 지질 구조적 특성을 평가하였으며 암반면 조사 결과를 토대로 보강방법을 결정하였다. 그리고 전면기초를 지지하는 풍화토 지반에서 직경 1m의 대형평판재하시험을 실시하였으며 크기효과를 고려하여 실제 기초의 지지력과 침하량을 평가하였다.