• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.417-422
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• 2009

최근 건설되는 터널은 장대화될 뿐만아니라 파쇠대 등의 불량한 지반을 통과하는 사례가 많아지고 있다. 지반 강도가 좋지 않을 때는 터널의 소성변형이 일어나고 때로는 붕락하는 사례도 발생한다. 지금까지의 터널시공방식은 굴착작업이 완료된 후에 라이닝콘크리트를 타설하는 순차적 시공방법이었다. 이 방법은 공사기간이 길고 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 파쇄대나 소성지반에서 굴착후 장기간 방치했을 때, 터널의 안정을 기대하기 어려운 경우도 있다. 이에 따라 양북터널에서는 터널굴착과 라이닝콘크리트를 동시에 시공하여 공사기간 단축은 물론 심한 파쇄대구간에서 터널을 조기에 안정시키기 위해 동시시공을 계획하게 되었다. 동시시공을 위한 사전 검토사항으로서 발파굴착과 동시에 콘크리트를 타설했을 때 발파진동이 라이닝콘크리트의 강도에 미치지 않는 안전한 이격거리를 산출하기 위한 시험을 현장에서 시행하였다. 또한 동시시공을 위한 라이닝폼의 개선과 콘크리트 타설방법 개선, 집진기를 이용한 환기방식의 개선과 설비의 재배치 등을 동시에 시행하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제24권1호
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• pp.1-8
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• 2006

최근 대부분의 석회석 광산은 환경문제 등으로 인하여 노천채광에서 지하채굴로 전환되었다. 그 결과 노천채광과 같은 생산성을 유지하기 위해 갱도가 대형화되고 있다. 이에 따라 갱도 및 광주의 규모 그리고 굴착방법 등에서 많은 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 두 갱도의 동시 발파 혹은 단일갱도 내에서 좌운반갱도와 사갱을 동시 발파, 두 갱도를 다단 발파 그리고 각각의 갱도를 단독 발파하여 굴착했을 때의 발파진동을 계측하여 각각의 굴착방법에 따라 발파진동식을 산출하여 노모그램 분석과 암반손상권 분석을 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.129-144
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• 2010

원형수직터널에 작용하는 토압은 아칭효과로 인해 2차원 일반 흙막이벽에 작용하는 토압보다 작으므로 원형수직터널 설계 시 벽체에 작용하는 실질적인 토압의 예측이 필요하다. 본 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion papers)의 두번째로서 원형수직터널 설계 시 건조한 사질토뿐만 아니라 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 적용 가능하도록 새롭게 제안된 토압식(김도훈 등, 2009)을 증명하기 위해 대형 모형실험을 수행하였다. 고안된 모형실험 장비는 단계별 굴착이 가능하도록 제작 벽체의 반경을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 또한 강사 방법으로 지반을 조성하기 전 건조한 시료에 물을 첨가하고 불포화사질토를 형성시켜 겉보기 점착력을 발현시킴으로써 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 실험을 진행하였다. 실험 결과로서, 단계별 굴착을 모사하였을 때, 아칭효과에 의해 굴착된 지반에서 굴착되지 않은 지반으로 하중이 전이가 일어나는 확인할 수 있었다. 또한, 동시에 굴착했을 때의 토압은 예측한 값에 비해 상당히 작게 나타났지만, 단계별로 굴착했을 때의 최종 토압은 동시 굴착 시의 토압에 비해 크게 나타나며 새롭게 제안된 토압식과 잘 일치하였고 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 수행한 실험의 결과도 겉보기 점착력의 효과로 인해 토압의 감소를 보이며 이론적인 값과 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제17권1호
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• pp.89-99
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• 2007

일반적으로 지반의 굴착난이도를 평가하기 위한 간단한 방법은 지반 내에 분포하는 암석강도와 절리발달빈도를 고려하는데, 이 방법은 핵석 풍화단면에 그대로 적용할 수가 없다. 그러므로 암석강도와 절리발달빈도 뿐만 아니라, 핵석의 분포상태 및 분포비율, 굴착의 공사가능성, 굴착의 효율성들을 모두 종합하여서 판단하여야 비교적 정확하게 굴착난이도 추정이 가능하다. 굴착난이도를 판단하는 가장 좋은 방법으로 알려진 현장에서의 탄성파탐사 측정방법은 실제로 현장에서 육안으로 지질 상태를 확인한 결과와 차이가 심하다. (평균 $3{\sim}4m$, 최대 6m 차이) 그러므로 육안관찰과 현장탄성파탐사 방법은 모두 장단점이 있으므로 핵석지질에서 보다 정확하게 굴착난이도를 추정하고자 하면, 현장에서 지질 상태를 육안으로 관찰하고 동시에 현장 탄성파탐사를 모두 사용하여서 그 결과들을 종합하여 굴착난이도를 분석하고 적용하여야 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.239-250
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• 2009

본 논문에서는 지반의 지반조건, 굴착특성 및 지층구성을 고려한 터널굴착 유발 주변지반의 침하 및 수평변위에 대한 거동특성을 수치해석적 방법으로 조사하였다. 이를 위해서 먼저 지반변위 예측방법에 관한 관련 사례조사 및 문제점분석을 수행하고, 이를 바탕으로 한 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 이러한 사례조사의 분석결과는 지반조건에 따른 주변 지반변위의 특성을 일차적으로 파악하기 위해 이용되며, 또한 기존방법의 문제점을 파악함과 동시에 수치해석적 매개변수연구를 위한 기초자료로서 활용된다. 수치해석적 매개변수연구는 먼저 굴착유발 주변 지반변위 계측이 신뢰성 있게 측정된 사례를 토대로 시뮬레이션을 실시하여 수치해석상 필요한 접근방법 및 적합한 지반모델을 설정하고, 이를 토대로 지반조건, 굴착 특성 및 지층구성을 달리한 매개변수 연구를 수행하였다. 이러한 과정을 수행한 후 굴착으로 인한 주변지반의 침하 및 수평 지반변위가 변해가는 과정을 종합적으로 분석하여 그 거동을 파악하였다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제13권2호
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• pp.41-49
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• 2011

양북터널은 굴착과 동시에 라이닝콘크리트를 타설하였다. 터널굴착과 라이닝콘크리트의 동시시공을 위한 적정시공 Cycle을 결정하고, 이에 따른 양생기간과 양생온도를 설정하는 순으로 시험하였다. 라이닝콘크리트는 품질관리를 위해 보온장치를 탑재한 Sliding form과 양생대차를 운영하고, 균열을 최소화하기 위해 양생온도와 양생시간 및 탈형강도 등을 시험에 의해 결정하였다. 시험과정은 터널내부와 라이닝콘크리트 내부온도를 계절별로 측정하고, 양생온도별로 콘크리트의 강도를 측정하였다. 거푸집 탈형시 콘크리트 온도가 터널내부의 온도로 수렴하기까지는 $15{\sim}20^{\circ}C$의 차이로 측정되었고, 거푸집 탈형을 위한 콘크리트 초기강도 4MPa을 발현하는데는 양생온도에 따라 차이가 발생하지만 시공 Cycle에 적합한 양생시간은 약 20시간이고, 이 때의 양생온도는 $23^{\circ}C$ 이상이었다. 위의 시험결과대로 현장에서 라이닝콘크리트를 양생한 결과 시공 Cycle과 압축강도 및 콘크리트면의 외관 등이 만족한 결과를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.55-72
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• 2018

본 연구에서는 시공 중 TBM 터널에서 전기비저항과 유도분극(induced polarization, IP) 탐사를 활용하여 굴착면 전방의 복합지반(mixed-ground)을 예측하기 위한 방안을 제시하였다. TBM이 토사를 굴진하며, 굴착면 전방에서 상부 토사지반과 하부 암반으로 이루어진 복합지반을 조우하는 과정과 동시에 전기비저항과 유도분극에 의한 충전성(chargeability)을 측정하며 굴진하는 과정을 실내실험으로 모사하였다. 전기비저항과 충전성의 측정은 4전극을 이용하였으며, 복합지반을 효과적으로 예측하기 위하여 2개의 전극은 굴착면에, 나머지 2개의 전극은 조립된 세그먼트에 설치됨을 가정하였다. 실험 결과, TBM이 토사 굴진 중 토사-암반의 복합지반으로 진입할 경우 전기비저항과 충전성이 모두 증가하였다. 또한, TBM이 굴착면 전방에서 복합지반을 조우할 것임을 예측하기 위하여 굴착면의 전극 2개, 세그먼트의 전극 2개를 활용한 탐사와 동시에 굴착면 4전극 탐사를 수행하면 더욱 효과적인 예측이 가능함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.109-122
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• 1993

유체포화 다공매체에서의 단계적 굴착시 형상변화로 인한 구조거동을 시간종속적 배수이론으로 예측하기 위한 유한요소해석방법을 제시하였다 시간종속적 배수거동을 고려한 유한요소방정식을 유도하기 위하여 Biot의 방정식을 사용하였다. 이론해가 존재하는 재하 하중에 의한 시간종속적 배수거동 문제의 해석과 완전배수거동시 1단계 굴착과 다단계 굴착시의 변형이 동일한가를 확인하므로써 유도된 방법의 타당성을 검증하였다. 1차원 및 2치원 문제에 대하여 시간종속적 배수모형과 완전배수모형에 의한 결과를 비교하여 그 차이를 예시하였다. 또한 단계적 굴착시 굴착속도 및 투수계수의 변화에 따른 영향도 분석하였다. 수치해석 시뮬레이션을 통해, 다공매체지반의 굴착해석시에는 시간종속적 배수거동에 근거한 해석이 보다 신뢰할 수 있음을 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.599-614
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• 2014

TBM으로 시공되는 터널은 기계에 의해 전단면 굴착(full face tunnelling)이 이루어지므로, 굴착면에 접근하는 것이 매우 제한적이다. 이러한 한계를 극복하고 TBM 터널에서 굴착면 전방의 지반상태를 정확히 예측할 수 있는 기술은 매우 드물다. 본 연구는 TBM에서 전기비저항을 사용하여 굴착면 전방의 이상지반을 예측할 수 있는 TBM 비저항 예측(TRP)시스템을 개발하고, TBM 현장에서의 적용성과 예측 정확성을 검증하기 위해 EPB 쉴드 TBM으로 시공 중인 지하철 터널에서 현장 실험을 수행하였다. TBM 비저항 예측 시스템은 전극을 사용하여 지반의 전기비저항을 측정하고, 이를 바탕으로 역해석을 수행하여, 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측한다. 전극이 부착된 강관을 유압으로 굴착면에 압입하여, 전극이 지반과 완전히 접촉하도록 장치를 제작하였다. 또한, 전극이 챔버 내부를 관통하여 나아가도록 하는 동시에 토사유출을 방지하도록 설계하여 현장에서의 전방예측을 가능하게 하였다. 1차 실험 결과, 굴착면 근접 지반과 굴착면 전방 지반의 전기비저항 및 유전율이 동일하게 나타나 이상지반이 존재하지 않음을 예측하였다. 2차 실험 결과, 굴착면 전방 약 1 m 지점부터 상대적으로 낮은 유전율 비를 가지는 이상지반 구간이 약 5 m 길이로 존재함을 예측하였다. 이는 각각 지표에서 물리탐사 또는 시추를 통해 조사된 지반상태 및 TBM 굴착 중 예측 구간에서 반출되었던 버력을 관찰한 기록과 잘 일치하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.463-473
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• 2017

벤토나이트는 물과 접촉하면 팽창하고 점성을 발휘하는 성질이 있어 일반적으로 차수가 필요한 토목공사에 많이 활용되고 있다. 이수식 TBM에서는 이와 같은 성질을 활용하여 가압된 슬러리로 불투수성 막을 형성하고 굴착벽면의 붕괴를 방지하는 동시에 굴착된 버력을 운송하며 굴착을 수행한다. 하지만 벤토나이트는 해수와 접촉할 경우 팽창성이 저하되어 그 성질을 발휘하지 못하는 문제가 있다. 이는 해수 조건에서 이수식 TBM으로 터널을 굴착할 시 지하수 유입 증가로 인한 굴착 안정성 및 버력 배출에 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이수식 TBM으로 터널을 굴착 시 해수의 유입으로 인한 슬러리의 상태변화를 살펴보고 이에 대응하기 위한 슬러리 관리방안을 제시 하였다. 이를 위해 현장에서 적용된 슬러리 품질관리 기준을 바탕으로 실내 시험을 수행하였으며, 해수의 영향이 있는 현장에 적용 할 수 있는 방안을 제시하였다.