• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.58-72
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• 2006

암반구조물의 규모가 점차 대형화됨에 따라 암반이 자유면에 노출되는 확률이 높아지고 있으며, 최근 들어 지진이나 발파, 고속철도의 운행에 의한 진동 등으로 야기되는 동적 하중의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 동적 하중조건 하에서 암반 불연속면의 거동 특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 자유면에 노출된 블록의 동적 거동을 모사할 수 있도록 경사면 진동대 시험장비를 제작하였고, 다양한 동적 하중 조건하에서 편평한 화강암 절리면의 마찰 거동 특성을 분석하였다. 경사시험을 통해서 구한 한계 경사각과 진동하중 하에서의 임계가속도로부터 역산한 정적 마찰각을 비교한 결과 동하중 하에서 정적마찰각이 $4.5\~8.2^{\circ}$ 정도 낮게 산정되는 경향을 보였다. 이론적인 암석 블록의 마찰 거동을 표현하는 블록 거동 프로그램을 작성하고, 진동하중에 의해 미끄러지는 암석 블록의 가속도 및 변위 계측결과를 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교하여 암석 절리면의 동적 마찰각을 산정하였는데 동적 마찰각 역시 한계 경사각에 비해 $2.0\~7.5^{\circ}$ 정도 감소하는 결과를 얻었다. 동하중 하에서 측정된 정적 마찰각과 동적 마찰각은 가해진 가속도의 크기나 진폭 등의 하중 특성과 기하조건에 따라 달라지는 경향을 보였다. 개별요소 프로그램을 이용하여 진동대 시험을 모사하였는데, 계측결과 및 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교적 잘 일치하였다. 진동대 시험에 의한 동적, 정적 마찰각은 직접전단시험에 의한 기본 마찰각보다 현저히 작게 산정되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.65-75
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• 1984

해저지하자원개발시 사용되는 riser의 파랑하중에 대한 구조해석방법에 대하여 연구하였다. 본 논문에서 비교 연구한 방법들은 규칙파를 이용한 정력학적해법, 규칙파 및 불규칙파를 이용한 시간영역에서의 동력학적해법과 두가지의 다른 선형화기법을 이용한 주파수영역에서의 동적해법이다. 구조해석은 길이가 다른 두 개의 Riser를 예로 하여 수행되었으며, 이때 유한요소법에 의한 구조모형이 사용되었다. 연구결과 종래의 규칙파에 의한 정력학적해법은 가장 정확한 불규칙파에 의한 동력학적해법에 비하면, 부재의 최대응력은 대소 크게 예측하지만, Riser 운영상 중요한 인자인 하단각도를 상당히 작게 산정하는 경향을 보여 사용에 주의를 요함을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.143-159
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• 2017

지진하중으로 초래되는 지하터널 구조물의 손상에 대한 위험도를 예측하기 위해 이 논문에서 확률론적 취약도 평가절차를 개발하였다. 특히 지진취약도 평가에 필수 요소인 취약도곡선의 유도를 위하여 단순화된 방법론을 정립하는 데 중점을 두었다. 지반-구조물상호작용(SSI) 효과를 고려한 구조물의 동적응답거동을 추정하기 위해서 지중구조물에 대한 지반응답가속도법(GRAMBS)을 제안기법에 적용하였다. 또한, 푸시오버 해석을 통해 터널의 손상상태를 정의하고 라틴하이퍼큐브 샘플링(LHS) 기법을 사용하여 설계변수와 관련된 불확실성을 고려하였다. 적용된 기법의 개념을 보다 상세하게 설명하기 위하여 설계스펙트럼을 만족하도록 생성된 다수의 인공지진운동에 대해 수치해석을 수행하고 취약도곡선을 개발하였다. 두 매개변수 대수정규분포 함수로 지진 취약도곡선을 표현하는데, 여기서 두 매개변수인 중앙값과 대수표준편차는 최우추정(MLE)법을 사용하여 산정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제9권3호
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• pp.185-193
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• 1999

본 연구에서는 2개 터널의 교차부에 설치된 교량에 이동차량하중이 작용될 때 동적해석결과를 제시하였다. 이와 같은 터널내에 위치한 교량은 매우 회귀한 사례로서 구조물의 동적특성은 통상적인 것으로 가정할 수 없을 것이다. 본 연구에서 조사한 교량은 서울 남산1호터널과 남산2호터널의 교차부에 설치된 철근콘크리트교이다. 교차부는 강구조물로된 가시설구조물에 의해 지지되며 이는 2호터널내의 라이닝이 교체되는 기간 동안에 설치될 것이다. 동적해석은 범용유한요소해석 프로그램인 SAP2000을 이용하였다. 이때 구조물, 터널의 라이닝 그리고 주변 암반은 3차원입체요소에 의해 표현되었으며 터널에서 방사되는 탄성파에너지를 모의하기 위하여 외부경계에 점성감쇠장치를 설치하였다. 주행속도에 따른 몇 가지 차량형태를 해석에서 고려하였다. 차량하중을 포함한 유한요소모델은 계측된 속도와 계산된 최대질점속도를 비교하여 검증되었다. 해석으로부터 이 교량에 대한 충격계수는 0.21로 추정되었다. 그러므로 이와 같은 교량구조물의 설계시 충격계수는 설계시방서에서 정한 상한값을 사용할 경우 안전측일 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.481-485
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• 2000

지반진동을 차단하기 위한 방법으로 방진구가 효과적이지만 대부분의 구조물은 암반 위에 건설되어 있으므로 방진구를 설치하여 진동전파경로를 차단하는 것은 무리가 된다. 그러므로 천공기를 이용하여 방진공을 형성하여 발파진동을 차단하려는 사례가 늘어나고 있는 실정이다. 본 연구에서 2차원 지반모델에 설치된 방진공의 발파진동차단효과를 수치 해석적으로 분석하기 위해 이산요소해석프로그램 (UDEC)을 이용하여 동적 해석을 수행하였으며 이와 비슷한 조건으로 현장실험에 적용하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권2호
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• pp.166-178
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• 2006

암반구조물의 대형, 대단면화에 따라 자유면에 노출된 암반블록의 거동특성 평가가 더욱 중요해지고 있으며, 최근 들어 지진이나 발파, 고속철도의 운행에 의한 진동 등으로 야기되는 동적하중의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 동적 하중조건 하에서 암반 절리의 거동특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 거친 절리면의 동적 마찰거동 특성 파악을 위해 인공 인장절리시료를 제작하고 3차원 표면거칠기 측정을 통해 인장절리면의 거칠기 특성을 분석하였으며, 다양한 조건에서 진동대 시험을 수행하였다. 절리면이 맞물린 조건에서 경사시험을 통해 구한 한계 경사각과 진동하중 하에서의 임계가속도로부터 역산한 정적 마찰각을 비교한 결과 동하중 하에서 정적 마찰각이 평균 $2.7^{\circ}$ 정도 낮게 산정되는 경향을 보였다. 엇물린 상태에서 진동하중에 의해 미끄러지는 암석블록의 가속도 및 변위 계측결과를 블록거동 프로그램에 의한 결과와 비교하여 동적 마찰각을 산정하였는데 동적 마찰각 역시 한계 경사각에 비해 평균 $1.8^{\circ}$ 감소하는 결과를 얻었다. 미끄러짐 변위패턴을 4가지로 분류하였으며 이는 절리면의 1차 거칠기와 관련있는 것으로 나타났다. 절리면이 맞물린 상태에서 측정된 한계 경사각과 정적 마찰각은 2차 거칠기를 표현하는 파라미터인 평균 거 각과 상관성을 가지는 것으로 보이나, 엇물린 상태에서 측정된 한계 경사각과 동적 마찰각은 거칠기 파라미터와 특별한 상관성을 파악할 수 없었다. 진동대 시험에 의한 동적, 정적 마찰각은 직접전단시험에 의한 마찰각 결과보다 작게 산정되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.333-342
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• 2002

최근 들어 전세계적으로 지진발생빈도가 높아지고 있고 개착식 터널과 같이 설치 심도가 낮고 개착한 부분 즉, 구조물 인접 주변을 뒤채움해야 하는 지중구조물의 경우 지진동에 의한 피해가 상당히 발생하는 것으로 보고되고 있다. 우리나라의 경우도 1990년대 이후 꾸준히 지진발생빈도가 증가하는 경향을 나타내고 있지만 지중구조물에 대한 내진설계기준에 대한 연구가 부족한 편이다. 따라서, 본 연구에서는 지진동 발생시 개착식 터널 주변 뒤채움 및 상부 성토재료 특성에 따라 터널에 미치는 동적거동을 분석하기 위하여 토사와 경량재료인 EPS블럭을 적용, 각각의 대하여 뒤채움 경사별 및 성토고에 따른 진동대 시험을 수행하여 개착식 터널의 내진성능 효율성 분석하였다. 지진동에 의한 발생 변형율 및 터널에 발생되는 휨응력 분석결과 EPS블럭과 같은 경량재료를 혼용하는 것이 내진성능을 향상시키는데 효과적인 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.347-360
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• 2018

서울 및 수도권의 교통 집중과 정체로 인하여 지하 공간 활용성이 필요함에 따라 여러 지하 구조물의 건설이 증가하고 있다. 그 중 대표적인 구조물로 복층터널이 있다. 복층터널은 상, 하부 차도를 구분하여 운영하고 있고, 그 가운데 중간슬래브가 있다. 중간슬래브는 차량의 하중 및 지진하중에 의하여 동적거동을 보이게 되는데, 특히 지진의 의한 응답특성은 하중의 크기 및 작용 메커니즘이 매우 복잡하고 이론적 접근이 어려워 실험적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 복층터널의 중간슬래브의 지지조건에 따른 지진 시 응답특성을 파악하기 위해 원심모형시험을 수행하였다. 중간슬래브의 양쪽 지지조건을 양단 강결, 탄성 받침의 2가지 경우로 나누어서 인공지진파 및 Ofunato (단주기)지진파, Hachinohe (장주기)지진파 3가지의 지진파를 적용하여 시험을 수행하였다. 그 결과, 양단 강결 조건에 비해 탄성 받침 조건의 가속도 응답이 인공지진파에서 최대 10.6%, 단주기 지진파에서 최대 13.6%, 장주기 지진파에서 최대 10.3% 감쇠됨을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.45-65
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• 2022

본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 비교하여, 흙막이 구조물의 내진해석을 위한 수치 모델링의 적정성을 검증하였다. 전반적으로 벽체에 발생한 모멘트 분포도가 매우 유사하였고, 지하연속벽의 상단과 배면지반에서 산정한 가속도의 최대값이 약 5%이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 검증된 모델을 활용하여 다양한 지반조건과 굴착조건, 그리고 입력하중 조건에서 동적 수치해석 변수연구를 수행하였다. 지진 중 가시설 벽체와 지보재에 발생한 최대 응력을 굴착 중 발생한 최대 응력과 비교하여, 내진설계가 필요한 흙막이 가시설 조건을 개략적으로 선정하였다. 토사지반을 지지하는 흙막이 벽체는 재현주기 100년의 지진하중에 의해 벽체 모멘트가 최대 17%까지 증가하였고, 특히 느슨한 토사층에 위치한 지보재는 최대 32%까지 축력이 증가하여 구조설계를 위한 내진해석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.365-375
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• 2006

일반적으로 터널2차라이닝의 구조해석에는 골조해석모델이 적용되고 있다. 본 모델은 경험적 방법에 의한 지반 이완하중을 고려하고 있으나 주관적이고 과대평가되는 경향이 있다. 2차라이닝에 작용하는 지반하중은 숏크리트 및 록볼트와 같은1차지보재의 지지력 상실에 기인한다. 그러므로 2차라이닝에 작용하는 지반하중 산정에는 1차지보재와 지반의 평형상태가 고려되어야 한다. 지반-라이닝 상호작용(Ground-Lining Interaction, GLI)모델은1차지보재의 지지력 상실에 의해 야기된 지반의 변형을2차라이닝이 지지하는 개념을 토대로 수립되었다. 따라서 GLI모델은 복잡한 지반조건과 1차 지보재의 설치조건을 합리적으로 반영한 지반하중을 고려할 수 있다. 2차라이닝에 작용하는 하중은 지반하중 외에 지하수압, 지진하중 등이 있다. 극한강도 설계법을 이용한 라이닝 구조보강을 위해서는 계수하중 및 다양한 하중조합이 고려되어야 한다. GLI모델은 계수하중을 고려하기 곤란하기 때문에 개별 하중에 대해 산정된2차라이닝 단면력에 하중계수를 곱하는 중첩의 원리를 적용하였다. 끝으로, 본 연구에서 제시된 GLI모델을 이용한 2차라이닝 설계방법을 저심도 지하철 터널에 적용하였다.