• 지질공학
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• 제11권3호
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• pp.327-337
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• 2001

터널 굴착에 따른 연구지역 지하수체의 거동 특성을 파악하기 위하여 터널 굴착시 그라우팅 이전의 초기 유출량과 초기 그라우팅 이후의 구간별 유출량을 측정하였고 단열구조와 비교, 분석하였다. 초기 유출량은 120,990m$^3$/day이며, 초기 유출이 심했던 구간은 크게 6개 구간으로 구분할 수 있다. 초기 그라우팅 이후에 지하수 유출이 심했던 구간도 그라우팅 이전과 마찬가지로 6개 구간으로 구분할 수 있다. 그라우팅 전, 후의 유출량을 비교해 보면 그라우팅 후의 유출량은 42,844m$^3$/day으로, 그라우팅 전에 비해 많이 감소되었다. 그러나 주변 지역에 있는 관측공들은 지하수위는 그라우팅 전, 후를 비교하여 큰 차이가 없었다. 터널 굴착시 터널내로 유출되는 지하수의 대부분은 터널과 직교 혹은 사교하는 단층 및 단층 파쇄대와 연장성 및 연결성이 양호한 절리면들을 따라서 유동되고 있다. 터널내의 지하수 유출에 영향을 미치는 단열들은 대체로 4조의 불연속군으로 분류 할 수 있는데, 주 분포방향은 크게 TSet 1 : N60-85$^{\circ}C$ W.25$^{\circ}$SW/80$^{\circ}$SW, TSet 2 : N40-50$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, TSet 3 : N10-20$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE, TSet 4 : N70-80$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE 이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.67-76
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• 2006

본 논문은 수직 절리가 잘 발달된 지하수위가 높은 화산암질 지반에서 직경 3.3m의 도수터널 굴착을 하는 수력발전소 건설공사 내용이다. 취수시설은 발전소로부터 20.3km 상류에 위치하고 있으며, 20km의 도수터널과 연결되어 있고 440m의 낙차고를 갖는 펜스탁이 발전소와 연결되어 있다. 현장의 지질 조건은 전형적인 칼데라 호수인 토바호에 의해 지반 침식과 수직방향의 인장균열이 발달하였으며 이로 인해 지반의 초기응력이 이완되었다. 높은 지하수위(최대 수두 200m)를 가진 잘 발달된 수직 절리를 터널이 관통하면서 막대한 양의 지하수가 터널내로 유입되었다. 터널 굴착은 개방형 쉴드 TBM과 버럭반출에는 철로와 기관차를 사용하였다. 터널 내로의 유입수가 터널 바닥면에서 70cm 높이에 다다르고 이는 터널 직경(3.9m)의 17%에 해당하였다. 생산성을 향상하기 위해서 TBM과 버럭반출 차량과 같은 몇 가지의 개선과 수중펌프를 증설하는 방안을 사용하였다. 굴착 중에 만난 지반 조건이 설계보다 상당히 불량하여 RC라이닝에서 지하수 유입, 암반조건, 수압 등에 따라 PC 세그먼트 라이닝 또는 PC 세그먼트 라이닝과 현장타설 RC 라이닝, RC 라이닝, 그리고 강재 라이닝이 적용되었다. 이 PC 세그먼트 라이닝의 도입과 TBM과 다른 장비의 개조 및 개선을 통해서 심각한 지하수 조건 하에서 터널 굴착 공사를 성공적으로 완료하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.17-30
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• 2012

본 연구에서는 기존 비개착 터널공법의 지반침하, 공기지연, 재원낭비 등의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압식지보를 이용한 비개착 터널공법을 개발하고 현장에 적용하였다. 가압식 지보를 이용한 비개착 터널공법은 강재(H-beam)의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입 후 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위를 회복시킬 수 있는 공법이다. 내공변위제어법 및 실내시험과 유한요소해석을 통해 개발 공법의 변위억제 효과 및 지보재의 안정성을 검증하였다. 또한 광교택지개발지구 영동고속도로 하부 0.8m 토피구간의 비개착 터널($10.7m{\times}7.9m{\times}85m$)에 적용하여 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 시공을 완료하였으며 기존 비개착 터널공법대비 공기를 약 35% 단축하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.43-54
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• 2005

본 연구에서는3개소의 지중연속벽(D) 시험시공에 의해 유발된 지반의 변위에 대한 분석을 실시하였다. DW의 시공은 최근에 실시된 매립에 의해 압밀이 진행중인 압측성이 높은 해성점토층 및 풍화잔적토 지반에서 실시되었다. 수평변위의 계측결과는 DW시공에 의해 최대 293mm의 매우 큰 변위가 발생함을 보여주고 있는데, 이는 약 0.8$\%$ D(D=최대굴착고)에 해당되는 값이다. DW의 시공 도중 굴착면을 의도적으로 방치하는 경우, 지반 변위가 약 50-225$\%$ 증가하였다. DW 시공 이전에 해성점토층을 제트 그라우트로 보강하게 되면 지반변위가 매우 효과적으로 감소된 것으로 관측되었다. 본 연구에서 관측된 지표침하를 유사한 조건에서 실시된 DW 시공사례에서 측정된 지표침하의 양상과 간접 비교한 결과에 따르면, 해성짐토층에 DW을 시공하는 경우 최대 0.225$\%$ D의 지표침하가 발생하는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.214-220
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• 2012

터널 굴착에 의해 발생되는 주변 지반의 변위는 터널의 안정성 평가를 위해 중요한 정보가 된다. 실제 시공중 계측에 의해 획득되어 지는 변위량은 불가피하게 계측전 발생한 변위를 포함하지 못하게 된다. 따라서, 계측이 이루어진 시점을 고려하여 계측전 발생한 변위량을 예측하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 초기 계측이 이루어진 시점에 따라 계측전 변위 예측의 정확도를 굴착면과 계측지점의 이격거리만을 고려하여 통계적 기법으로 고찰하였다. 또한, 계측 오차가 변위 예측결과에 미치는 영향을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 살펴보았다. 연구결과 초기 계측이 이루어진 이격거리가 커질수록 전체 변위 이력곡선의 예측 정확도는 급격히 감소하였으며, 계측오차가 커질수록 예측 정확도가 낮아지는 경향을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제20권4호
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• pp.371-380
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• 2010

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 통해 터널 굴착 전방에 위치한 단층대를 내공변위 계측결과를 이용하여 예측하기 위한 방안을 고찰하였다. 이를 위하여 터널과 단층대의 기하학적 위치변화에 따른 수치해석 모델을 구성하였다. 단층대의 경사는 각각 $90^{\circ}$, 터널 진행 반대방향 $45^{\circ}$, 터널 진행방향 $45^{\circ}$의 3가지로 구분하였으며, 각 경사별로 주향을 $15^{\circ}$ 간격으로 변화시켜 총 15개의 해석 모델에 대하여 분석하였다. 각 모델별 내공변위의 변화양상은 천단부와 측벽부에서의 벡터 방향성을 이용하여 분석하였다. 최종적으로, 총 9가지 조건의 단층대 분포 특성에 해당하는 굴착면 전방 예측 경향선을 도시화 하였으며, 이를 기반으로 일상 계측 데이터 분석을 통한 전방 단층대 출현 및 배향의 예측 방안을 제시하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.393-401
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• 2009

본 논문에서는 혁신적 프리스트레스트 가시설(IPS)에 적용되는 띠장에 대한 휨 강성식을 엄밀히 유도하고, 이를 바탕으로 실제 굴착 설계에 필요한 띠장의 등가 휨강성 설계식을 제시하였다. 횡 토압을 받는 IPS 띠장에 배치된 케이블 장력을 축 변형 효과를 고려한 경우와 무시한 경우에 대하여 각각 엄밀해를 도출하였다. 가상일의 원리를 이용하여 1-Post, 2-Post, 3-Post와 4-Post의 받침대를 갖는 IPS 띠장 중앙부의 수직변위를 유도하였고, 지간장과 케이블 경사각의 변화에 따른 띠장의 휨 거동 특성을 파악하였다. 유도된 중앙부 변위로부터 실제 굴착면 설계시 활용될 수 있는 간략화된 IPS 띠장의 등가 휨강성을 제시하였고, 본 연구에서 도출된 엄밀해 및 범용 유한요소해석 프로그램을 이용한 결과 비교를 통하여 제시된 설계식의 타당성을 입증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.5-13
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• 2003

국내의 경우 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 계산하는데 있어 일축압축강도를 이용하는 경험적인 방법으로 설계를 수행하고 있다. 이러한 경험적인 설계방법들은 설계시 상당한 불확실성을 내포하는 것으로 나타났다. 최근에는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항에 영향을 주는 모든 인자를 고려하는 설계법도 제안되었다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력에 영향을 미치는 인자에는 여러 가지가 있는데 이중 굴착면의 거칠기는 암반에 근입된 말뚝의 전단거동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 연구에서는 국내 현장타설말뚝의 암반부 굴착벽면의 거칠기 특성을 조사, 분석하여 설계에 적용할 수 있는 거칠기 정수를 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.83-89
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• 2007

터널 굴착은 응력해방을 발생시키기 때문에 연약한 지반에서의 터널 굴착 시에는 막장의 안정성 확보가 무엇보다도 중요한 사안으로 대두되고 있다. 이에 대한 대책 공법 중 굴착대상 막장면을 일정한 강성을 가진 강봉이나 유리섬유 파이프를 이용하여 선행 보강하는 페이스 볼트 공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 페이스 볼트를 이용한 막장 보강공법의 적용성을 검토하기 위해 페이스 볼트 공법이 필요한 연약한 지반에서 타설 되는 볼트의 개수를 0, 20, 40, 60, 80, 100개의 6가지 Case와 길이를 0.5D (2가지), 1.0D, 1.5D, 2.0D의 5가지 Case에 관하여 $FLAC^{3D}$ Ver.2.1을 이용해 3차원 연속체 해석을 실시하였다.