• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.231-238
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• 2012

록볼트는 터널 주변 원지반의 소성영역 확대를 방지하고 원지반의 안정성을 증가시키므로 굴착면 개방에 따른 취약점을 보완하여 2차 변형을 억제하는 주 지보재 역할을 할 수 있어 지반조건이 불량한 경우에는 시스템 볼팅하는 것이 일반적이다. 시스템 볼팅은 보통 굴착방향과 수직하게 설치하게 되는데 장소가 협소하거나 시공여건상 볼트 삽입이 어려운 곳에서는 짧은 볼트를 연결하여 사용하거나 경사지게 설치하는 경우가 있다. 본 연구에서는 록볼트 보강효과를 분석하기 위하여 경사 볼트로 보강된 지반을 단순보로 가정한 실내모형시험을 실시하였다. 경사볼트의 설치각도, 종방향 및 횡방향 설치간격, 토피고 등을 변화시켜 99회의 모형시험을 수행하였으며, 단순보로 조성된 모형지반의 토피하중에 의한 처짐량 및 연직토압을 측정하였다. 모형시험결과 볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 처짐량이 급격히 증가하는 경향이 나타났으며, 모형지반의 이완하중 발생률도 모형볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 급격히 증가하는 것으로 나타나 경사 볼트의 최적 설치각도는 $90^{\circ}{\sim}75^{\circ}$ 범위인 것으로 판단하였다. 또한, 볼트의 종방향 및 횡방향 설치간격이 좁아질수록 보강효과가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.325-337
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• 2021

도로와 철도터널에서는 비상시 대피를 위한 시설이 필수적이며, 제연 및 화재 진압을 위한 설비와 승객의 피난 통로가 그것이다. 장대 병설터널에서는 횡갱을 배치하여 화재 발생 반대편 터널로 대피하도록 계획된다. 병설 쉴드터널에서는 횡갱의 시공을 위해 기 시공된 본선터널의 영구 구조물인 세그먼트 라이닝을 철거하여 원지반을 노출하여야 한다. 현대의 대부분의 쉴드TBM이 막장을 격벽으로 차단한 폐쇄형 쉴드TBM임을 감안할 때, 원지반이 노출되는 횡갱의 시공은 쉴드터널의 시공단계에서 위험도가 높은 과정 중 하나이다. 특히, 지하수위 아래의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공에서는 세그먼트 철거 및 굴착 중 토사지반의 안정성 확보를 위한 차수 및 굴착공법에 대한 면밀한 검토가 요구된다. 본 사례 연구에서는 토사지반에서 대구경 강관추진을 활용한 횡갱 굴착 공법의 시공 중 유의사항을 소개하고 시공 후 계측결과를 분석하였다. 본 사례 연구에서 소개되는 횡갱 굴착공법은 그라우팅으로 보강된 토사지반에 대구경 강관 추진 후 내부 굴착하는 공법으로써, 두 가지 메커니즘에 의해 토사지반에서 굴착 중 막장의 안정성을 확보한다. 첫 번째는 대구경 강관을 추진하여 막장 전방 토사지반의 전주면을 강관에 의해 선 지보 한다. 두 번째는 대구경 강관 추진으로 내부로 압입된 토사의 Plugging 효과에 의해 막장 전면의 지지효과를 얻을 수 있다. 추진력에 의한 강관의 변형 및 강관의 관통 완료 후 응력발생 계측결과로부터 대구경 강관 추진에 의한 횡갱 굴착공법이 토사지반에서 충분한 시공성과 안정성을 확보함을 확인하였다. 본 사례 연구의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공공법은 유사한 현장조건에서 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.132-145
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• 2009

암반내 존재하는 단층은 암반의 거동에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 암반사면, 터널과 같은 암반구조물의 설계 및 시공에 있어서 단층특성에 대한 조사는 무엇보다 중요하다 할 수 있다. 그러나 설계단계에서 이러한 특성을 파악하기에 한계가 있기 때문에 시공중 막장관찰과 추가지반조사를 통하여 터널주변에 존재하는 단층의 분포 및 공학적 특성에 대하여 조사하여야 한다. 본 연구에서는 운모편암지역에서의 대단면 터널 공사중 설계시 파악되지 않은 대규모 스러스트 단층대가 확인됨에 따라, 단층대의 특성을 규명하기 위하여 다양한 지질조사 및 현장시험을 실시하였다. 이러한 지반조사결과를 바탕으로 단층의 성인, 구조지질적 분포특성 및 단층암의 공학적 특성을 파악하였으며, 단층대 통과구간에서 안전하게 터널을 굴착할 수 있도록 합리적인 지보 및 보강대책을 수립하였다.

• 농업과학연구
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• 제23권1호
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• pp.13-24
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• 1996

널말뚝을 이용하여 연약지반을 굴착할 때 굴착단계에 따른 지반의 변위 변형 및 안정성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수평방향의 변위는 버팀대 설치전에는 굴착면 상부에서 크게 나타났으나, 버팀대 설치 후는 굴착저면의 아래쪽으로 이동되면서 집중되는 현상을 나타냈다. 2. 버팀대 설치후에 널말뚝의 변위는 설치 전보다 1/2정도로 급격히 감소함을 나타냈고, 지반의 안정한 굴착깊이의 한계는 2단 버팀대 설치후는 GL-8.0m정도로 나타났다. 3. 최대전단변형은 굴착깊이에 따라 점차로 증가하였고, 또 굴착저면에서 나타나는 전단변형에 의한 국부적인 파괴가능성은 버팀대로 보강함으로써 감소시킬 수 있었다. 4. GL-7.5m에서 널말뚝의 최대수평변위는 탄소성법에서는 굴착깊이의 0.2%, 유한요소법에서는 0.6%로 나타났으며, 굴착저면부근에서 최대변위를 나타냈다. 5. 해석모델지반에서 근입깊이에 대한 안전성을 확보하기 위해서는 버팀대 1단 설치의 경우는 D/H가 0.89이상, 2단설치의 경우는 D/H가 0.77이상이 될수 있도록 근입깊이를 확보하여야 할 것으로 판단된다. 6. 근입깊이에 대한 안전율과 D/H와의 관계에서 버팀대 1단 설치의 경우는 Fs = 0.736(D/H) + 0.54, 버팀대 2단 설치의 경우는 Fs = 0.750(D/H) + 0.62의 관계식을 나타냈다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.651-668
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• 2017

터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장 단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인 안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나 최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은 있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로 개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고 있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및 시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권2호
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• pp.21-30
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• 2003

현재 터널 굴착시 기초 지보수단으로 활용되고 있는 숏크리트는 암반의 굴착 특성상 조기에 얇은 두께로 타설하여도 높은 강도를 유지할 수 있다는 장점 때문에 그동안 우수한 장비와 재료가 개발되어 비약적인 발전을 거듭해 오고 있다. 또한, 계측기술의 발달로 지하암반 거동상태도 조기에 자세히 파악되어 강도와 두께 등 거의 정확한 설계가 이루어지고 있으며, 신소재의 보강재료도 지속적으로 개발되고 있다. 국내 석탄 화력발전소에서 발생되는 석탄회에는 fly ash와 bottom ash가 있으며, 이러한 석탄회는 시멘트, 골재, 건축, 토목 및 농수산 분야에 이르기까지 많은 분야에 기술개발이 되었으며, 연구가 활발히 진행 중에 있다. 따라서, 본 연구에서는 fly ash를 혼합한 콘크리트를 숏크리트 재료로서 활용하기 위해 기존의 숏크리트 배합설계에서 fly ash를 시멘트의 대체재로서 사용할 때, 압축강도의 향상 및 굴착면의 타설 리바운드 율을 저하시키는 최적의 함량에 대하여 실험을 실시하였다. 그 결과, fly ash를 시멘트에 15% 중량 치환했을 때, 약 10%의 압축강도의 향상과 리바운드 율이 6%감소되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.155-166
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• 2019

주요 도심지 도로건설은 포화상태로 지하공간의 개발이 필요하며 이를 위해 지하철도와 지하 도로 터널의 건설은 활발히 진행되어 왔다. 국외의 경우 지하 도로터널을 2층구조로 활용하는 복층터널 시공이 이루어 졌으며 이에 따른 지하공간 개발 기술이 높은 수준에 이르고 있다. 2차로 병설터널을 2차로 복층터널로 계획하는 경우 굴착 면적은 크게 차이가 나지 않으며, 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭 줄일 수 있다. 이를 통해 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭 감소시킬 수 있으므로 지반조건이 불량한 경우 필요한 상부 보강 비용을 절감할 수 있다. 본 연구에서는 복층터널 굴착에 따른 영향에 대해 알아봄으로써 지하공간 활용 기술을 높이고 단층터널 굴착영향과 비교를 통해 향후 복층터널 설계 및 안정성 평가에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.33-43
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• 2018

2열 겹침말뚝벽체는 30m 이상의 대심도에 적용 가능한 고강성의 주열말뚝으로서 동시에 연속성을 확보하여 차수벽이 되는 흙막이 벽체를 목표로 현재 개발 중에 있는 공법이다. 본 연구에서는 그러한 2열 겹침말뚝벽체의 최적 단면을 결정하는데 필요한 기초 데이터를 확보할 목적으로 여러 조건으로 가능한 시공 단면에 대하여 이론적 방법과 수치해석을 통해 각각의 휨 강성 특성을 조사하고, 이를 기존의 전형적인 CIP 및 SPW 단면의 휨 강성과 비교, 분석하였다. 그 결과, 말뚝 간 겹침길이가 커질수록 휨 강성이 감소하나 말뚝 주열수, 즉 1열과 2열 말뚝 간 휨 강성의 현저한 차이에 비해서는 그 차이가 미미한 것으로 나타났고 또한, 2열 겹침말뚝에서 보강재 종류와 말뚝개당 사용 개수가 휨 강성 크기에 미치는 영향은 겹침길이 차이에 따른 영향보다도 작은 것으로 나타났다. 따라서, 벽체의 구조적 성능 관점에서 본다면 2열 겹침말뚝벽체는 말뚝 간 겹침부 크기와 사용 보강재의 종류, 갯수에 크게 상관없이 대심도용 흙막이 벽체로 기존 공법인 CIP나 SPW 등에 비해 월등히 우수한 성능을 갖춘 것으로 파악되었다.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.109-119
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• 2001

우리나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수, 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36 m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.67-77
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• 2013

주암댐 보조여수로 건설공사 터널 구간 중 사전 조사가 미치지 못하는 구간의 정보취득과 파쇄대의 정확한 위치 및 크기를 예측하기 위하여 일부 구간에 대하여 터널 내 탄성파반사법(TSP)탐사를 실시하였다. 공사 착공 전에 실시한 사전조사 결과(지표 지질조사, 전기비저항 탐사, 시추조사 등), TSP탐사 결과, 그리고 실제 현장 굴진면에 대한 지질매핑 결과를 비교하였다. TSP탐사는 사전조사에서 감지하지 못한 주요 파쇄대를 잘 감지해내었으며 이에 따라 초기에 계획된 보강 계획을 변경하였다. TSP탐사 예측결과와 현장 막장면 비교 결과 파쇄대가 발달한 지점이 대부분 일치하는 것을 확인할 수 있었고, 이를 통해 터널 굴진면 예측에 비용 및 시간을 최소화 할 수 있고, 높은 정확성을 갖고 있는 TSP탐사의 현장 적용이 유용한 것으로 판단하였다. 다만 TSP탐사법이 갖는 몇 가지 단점으로 인하여 현장 적용에 일부 제약이 뒤따르나 이를 보완한다면 터널 굴착시 전방 예측을 위해 비교적 높은 효율성과 신뢰성을 갖고 TSP탐사를 활용할 수 있을 것이라 사료된다.