• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.209-222
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• 2024

토압식(Earth Pressure Balance) 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)은 기계화 터널 굴착 공법 중 이수식(Slurry) 쉴드 TBM에 비하여 슬러리 처리 시설을 필요하지 않아 설비가 간단하고 진동과 소음이 적어 최근에 터널 시공에 널리 사용되고 있다. 토압식 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 첨가제를 활용하여 굴착토 물성을 개선하는 쏘일 컨디셔닝(soil conditioning) 기법을 적용하며, 이를 통해 토압식 쉴드 TBM을 적용할 수 있는 지반의 범위를 확장할 수 있다. 본 연구에서는 쏘일 컨디셔닝을 위한 첨가제로 주로 사용되는 폴리머를 대체할 수 있는 바이오폴리머(biopolymer)의 일종인 잔탄검(xanthan gum)의 적용성을 검토하였다. 바이오폴리머란 생물학적 기원으로 생성된 폴리머로써 모두 생분해가 가능하다. 환경에 유해한 성분을 함유하고 있는 일반 폴리머(폴리아크릴산계 폴리머)와 달리 잔탄검은 유독성이 거의 없고 환경에 미치는 영향이 적어 친환경 소재로 각광받고 있다. 슬럼프 시험을 통해 유사한 워커빌리티(workability)를 보이는 시험조건을 선정하고, 실내 가압 베인전단 시험을 통해 유동학적(rheological) 특성을 평가하였다. 유사한 슬럼프 값을 보이더라도 잔탄검의 함유량이 증가할수록 유동곡선(flow curve)상에 첨두강도가 감소하는 경향이 나타났으며, 이를 통해 잔탄검 함량과 첨두강도 사이의 상관관계를 도출하였다. 일반 폴리머를 잔탄검으로 대체한다면 환경친화적이라는 장점과 더불어 장비 부하를 감소시켜 안정적인 TBM 운용이 가능할 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.1328-1332
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• 2010

The enlargement of existing tunnels is required to cope with problems related to traffic congestion. Sometimes, the tunnel traffic must be maintained through existing tunnels during their reconstruction due to non-availability of detours. And excavation by drill and blasting is desired for widening a hard rock tunnel. In this case, the road must be closed for some period for blasting through analyzing of traffic volume. In this paper, a case study on some traffic countermeasures for tunnel enlargement by blasting was performed. And the traffic flow characteristics of some tunnels in domestic main city were analyzed.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제14권3호
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• pp.38-47
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• 2012

고속도로 터널 공사비의 가장 큰 비중을 차지하는 터널 단면 설계시, 주요 표준단면 결정요소의 일률적인 적용 및 기존 단면을 답습함에 따라 터널 천단부 등에 과대한 사공간이 발생하고 있으며, 기계환기 터널의 경우 제트팬 설치가 가능하도록 계획된 단면을 터널 전연장에 적용하고 있으나, 대부분의 구간은 제트팬 설치가 불필요한 구간이므로 이를 감안한 경제적인 단면 계획이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 터널 내공단면 결정요소에 대한 개선 사항 및 기계환기 터널 적용시 단면 이원화를 통한 고속도로 터널 단면 최적화 방안을 도출하였다. 결과적으로 굴착 단면 최적화에 따른 경제성 확보 및 $CO_2$ 절감 효과를 기대할 수 있으며, 설계시 이를 바탕으로, 터널의 환기, 방재조건 및 토공량 등 노선 특성을 고려한 최적의 단면 계획이 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.71-86
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• 2001

본 고에서는 도심지 터널의 과학적인 설계/시공을 위한 요소기술 확보의 일환으로 기존의 연구자들이 제시한 손상평가 기법을 토대로 터널굴착에 따른 지중매설관 손상여부의 예비평가를 위한 평가기법을 제시하였다. 제시된 기법을 토대로 다양한 경우에 대한 매개변수 연구를 수행한 결과 지반침하곡선의 경사 및 곡률 등 침하곡선의 제반특성에 기반을 둔 본 연구에서 개발된 손상평가기법의 평가결과는 변곡점의 위치에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 따라서 현장 특유의 지반특성 및 시공조건이 반영된 변곡점 산정식의 개발을 위한 지속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 아울러서 터널심도가 터널직경의 2.5배 이하인 경우 손상도가 현저히 증가하며, 전반적으로 관의 재질이나 조인트의 형식에 관계없이 관체의 인장변형률이 손상여부를 결정짓는 인자인 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻어진 결과를 종합하여 터널과 매설관의 상대적 위치 및 지반손실량에 따라 매설관의 손상정도를 정량적으로 평가할 수 있는 설계도표를 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.517-520
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• 2010

BIM 설계시 의무사항으로 포함되어 있는 원지형과 암층별 지층, 흙막이 공법 중 CIP(Cast in Place Pile)공법, 구조물 형상을 3차원 정보 모델로 생성하고, 모델을 통해 정확한 2D 도면의 생성, 각 공정간의 간섭검토, 암층별 토공량 및 흙막이의 수량을 산출하였다. 최종 설계안을 도출하기 위해 3차원 기법이 설계 초기에 도입되어 반복적인 노력과 시간을 최소화하여 많은 설계대안을 제시하도록 하였으며, 정확한 설계결과를 얻기 위해, 2D 설계와 3D 설계를 병행 수행함과 동시에 이 과정과 결과를 비교하여 3차원 모델의 효과를 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.9-15
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• 2010

국내 지하횡단공법 중 강관추진공법에서 구조물상부의 강관 roof 구조체 건설시 원형관 및 사각관이 가장 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 강관추진시 관형태에 따른 특징을 규명하고자, 관이 지반에 관입될 때 상부에 작용하는 마찰로 인한 지반의 거동특성을 축소모형실험을 실시하였다. 관입관의 형태에 따라 강관추진시 관의 주변 마찰저항력에 의한 지표변위를 파악하였으며, 융기 및 침하실험 결과 동일한 토피고에서 사각관이 원형관보다 관직경의 5~10%정도 융기 및 침하가 많이 일어났다. 그러나, 토피고에 의한 변위량의 차이가 관의 형태에 의한 변위량의 차이보다 크게 측정되었다. 굴착단계별 침하량과 융기량을 모사하기 위해 마찰조건과 지표변위를 일반화된 조건들에 바탕을 둔 변수로 실험을 수행하였고, 그 결과를 관입관의 형태에 따라 비교 분석하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권3호
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• pp.393-399
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• 2020

본 연구에서는 터널 굴진 시 조우한 석회공동의 지하수 유출에 따른 지반침하 거동을 수치해석을 바탕으로 정량화하고 영향정도를 분석하였다. 현장에서 조사된 지하수위 및 지표면 침하량 등을 토대로 수치해석 기법을 적용하여 지질취약대 터널통과에 따른 지반침하거동의 특성을 분석하였다. 지하수 침투-응력연계해석결과, 수치해석결과는 실제 지반침하거동을 잘 반영하는 것으로 분석되었다. 연구결과, 지질취약대인 석회암 공동구간의 터널 굴착에 따른 지반 침하는 급격한 지하수위 하강이 주요 원인인 것으로 분석되었다. 수치해석결과, 지하수위 강하에 의한 토사층 체적감소로 인해 지하수 유출된 이후의 장기적인 아스팔트 지표면 장기 누적침하량은 76~118mm인 것으로 분석되었으며 침하량은 토사층 깊이가 깊을수록 증가하는 양상을 나타냈다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.275-286
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• 1998

균열연결망 모델에서의 투수계수 텐서, 주 투수계수 그리고 주 투수계수 방향들에 대한 인자에 근거해서 유효투수계수와 대표요소체적을 구하였다. 전체브록에 대한 소블록의 투수계수의 계산을 통해서 유효투수계수는 조화평균과 산술평균 사이의 범위임을 알 수 있었다. 정육면체 모델에서 체적의 증가에 따른 유량의 변화계산에 대한 수치실험으로부터 유량의 변화는 모델의 체적이 대표요소체적에 접근함에 따라 감소함을 보여 주어ST다. 터널로의 지하수 유입량은 대표요소체적 개념보다는 터널길이대 모델크기의 비에 더 큰 영향을 받는다고 볼 수 있다. 그리고 균열연결망 모델과 등가다공성 모델에서의 지하수 유입량은 정확히 일치하지 않았으며 특히 모델크기에 대한 터널길이가 작을수록 그 차이가 크게 발생하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.19-42
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• 1999

도심지에 터널을 건설할 때는 설계ㆍ시공에 있어서 중요한 몇몇 고려 사항이 있다. 첫째는 특정한 지반조건과 시공조건에 대해서 지반변위의 크기와 분포를 예측하는 것이다. 두 번째는 예측된 지반거동에 상응하는 인접구조물들의 잠재적 손상을 평가하는 것이고, 셋째는 잠재적 손상이 예견되는 구조물에 대한 적절한 보강대책을 선정하는 것이다. 본 연구는 주로 첫 번째와 두 번째 단계의 문제를 해결하는데 주안점을 두고 있고 특히, 지상에 존재하는 건물의 기하학적 특성과 위치적 특성을 고려한 손상평가 방법에 연구의 초점을 두고 있다. 이를 위해서 도심지 터널 굴착 시 발생할 수 있는 지표침하 거동 예측 결과를 기반으로 예측할 수 있는 지상 건물의 손상평가 인자들(뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량, 수평변형률)을 도입하였고, 기존의 보수적인 해석 방법을 좀 더 발전시키기 위해서 지상에 존재하는 건물 벽체 각각에 대해서 분석할 수 있도록 이러한 인자들을 3차원적으로 표현할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 또한, 건물의 기하학적, 위치적 특성 등의 변화에 대한 손상평가 인자들의 변화를 관찰하고, 실무에서 이러한 평가 결과를 활용할 수 있도록 가이드를 제시하고자 하였다. 한편, 국외의 몇몇 인접 건물에 대한 손상평가 사례와 본 연구에서 제안하고 있는 방법에 대한 비교 연구를 수행하여 현장에서 이를 활용할 수 있는 방법을 모색하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권11호
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• pp.13-23
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• 2013

서해안 연약지반에서 굴착 후 시멘트밀크의 주입없이 경타로 시공된 PHC 말뚝에 대하여 동재하시험과 정재하시험을 병행하여 그 상관성을 분석하였다. 초기 동재하시험은 Hydraulic Hammer(Ram Weight 7.0tf)를 사용하여 낙하고 0.8m에서 최종 평균 관입량은 3.0~8.0mm로 측정되었다. 이때 CAPWAP 분석결과에 의한 최종 허용지지력은 776.4~1,053.6kN/본으로 확인되었다. 정재하시험은 동재하시험을 한 동일 말뚝에 실시하는 것이 가장 이상적이나, 현장 여건상 인접의 말뚝에 설계지지력(120.0tf)의 200%인 총 시험하중(2,400.0kN)을 8단계로 나누어 재하시험한 결과, 총침하량은 15.97~16.38mm, 잔류침하량은 4.48~5.38mm로 측정되었으며, 모든 분석법을 적용하여도 항복하중과 극한하중은 확인되지 않았다. 따라서 최대시험하중(240.0tf)을 항복하중으로 간주하여 안전율 2.0으로 나누어 허용지지력을 산정한 결과 허용지지력은 1,200kN/본 이상 되는 것으로 나타났다. 그 결과 정재하시험보다 동재하시험이 1.54~1.1.4배 큰 것으로 나타났다.