• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.622-640
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• 2009

원유 비축기지 저장공동과 같이 상하로 긴 형상의 대규모 공동에서 횡방향의 지압이 과도하게 작용하면 천정부의 응력집중과 측벽의 암반 변위가 과도하게 발생하여 저장공동의 불안정 요인이 된다. 특히 지압의 절대 크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음(popping)과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴(spalling) 현상을 동반한다. 이 글에서는 대규모 지하저장공동 굴착시 실제 발생한 과지압으로 인한 문제 사례에 대해 소개한다. 저장공동 굴착시 관찰된 암편 및 숏크리트 탈락과 균열 발생 현상을 관찰하고 암반 계측결과 분석을 통해 과지압의 현상을 진단하였다. 과지압 구간의 현재 상태 및 원안 설계안에 대해 연속체 및 불연속체 안정성 해석을 실시하여 문제의 심각성을 평가하였다. 이를 통해 굴착 형상 변경 및 특수 보강 방안을 제안하였으며 제안된 안의 보강효과에 대한 수치해석 평가 결과를 재검토 하였다. 이들 결과를 종합하여 과지압구간 보강안을 도출하였으며 상시 안정성 감시 대책으로 현장 암반의 미소파괴음 계측 방안을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.63-75
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• 2020

터널 발파의 최외곽에서 발생할 수 있는 과대 여굴은 작업자 및 장비의 안전에 저해되며 숏크리트 등 지보량의 증가로 공사 비용이 증가시키는 주요 원인이다. 이러한 여굴은 화약 에너지와 암반의 특성 간의 복잡한 발생 메커니즘으로 인해 완벽한 제어가 매우 어렵다. 본 연구는 여굴 발생의 중요한 원인인 암반의 공학적 특성 중 무지보 막장 상태, 단축압축강도, 풍화도 및 불연속면의 특성(빈도, 상태 및 불연속면과 최외곽선과의 각도) 등과 발생한 여굴의 깊이와의 관계를 feed-forward 인공신경망을 통해 분석하였다. 이를 통해 통해 얻어진 각 인자의 가중치를 기초로 여굴저항도(Overbreak Resistance Factor: ORF)를 개발하였다. 더불어 여굴저항도를 이용한 터널 발파 여굴 관리 시스템을 제안한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.413-427
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• 2013

폴리머 계열의 박층 라이너는 양호한 암반 조건에서 숏크리트와 철망을 대체할 수 있는 새로운 지보재로 고려되고 있으며, 1990년대부터 광산의 안정성 확보를 위해 사용되고 있다. 하지만 TSL의 지보 성능을 평가하기 위한 TSL의 특성에 대한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 구성 성분이 다른 두 가지 TSL 재료에 대해 재령 7일에 인장강도와 부착강도를 측정하였고, EFNARC(2008)에서 제시하고 있는 지지력 평가 시험도 함께 실시하였다. 시험결과, 폴리머 함량이 높아질수록 재료의 인장강도는 높아지나 상대적으로 부착강도는 작아지는 것으로 나타났다. 특히, 폴리머 함량은 상대적으로 작지만 시멘트계 성분이 포함된 TSL 재료의 경우에는 경화가 빠르기 때문에 부착파괴에 대한 저항성이 높게 나타났다. 이상과 같이 폴리머 함량에 따라 TSL의 성능이 상이하게 나타남을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.293-302
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• 2015

박층 뿜칠 라이너(TSL)는 숏크리트와 철망을 대체하는 새로운 암반 지보재로서 고려되고 있다. 하지만 아직까지 TSL의 핵심 제작기술이 공개되지 않은 관계로 독자적인 TSL 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에는 TSL의 개발을 위한 첫 번째 단계로서, 2가지의 경제적인 분말형 TSL 시작품 배합조건들을 도출하였고 이들을 액상 및 분말 재료가 혼합되는 2성분 외국산 TSL의 역학적 성능들과 실험적으로 비교하였다. 실험결과, 1가지 TSL 시작품 배합조건은 파괴 시의 신장률이 낮게 나타나 지보재로서의 활용이 어려운 것으로 나타났으나, 나머지 TSL 시작품 배합조건은 기존 외국산 TSL보다 큰 인장강도와 부착강도를 발현하는 등 우수한 성능을 나타내었으며 유럽 EFNARC(2008)의 모든 성능기준을 만족하여 지보재로서 활용이 가능한 것으로 검증되었다. 단, 외국산 2성분 TSL과 비교할 때 TSL 시작품의 연성을 추가적으로 향상시키기 위한 보완이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.105-116
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• 2010

지표면 침하량, 지반거동 그리고 터널변위에 대한 평가는 미고결 저토피 도심지터널의 설계에서 주요한 인자가 된다. 이와 같은 터널에서 굴착에 따른 변형 해석은 터널 측벽부에서 지표부까지 발달하는 전단대의 변형특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 소성항복이 시작된 후 최대 전단변형률증분과 함께 전단 탄성계수과 강도 정수의 저하를 고려할 수 있는 비선형 모델방법을 통하여 터널 변형거동에 끼치는 주요 설계인자의 효과에 대해 수치해석적 매개변수를 통해 분석하였다. 수치해석적 매개변수에 있어서 강도정수의 감소와 전단변형률의 증분, 초기지중응력, 점착력 그리고 숏크리트의 두께를 고려하여 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.261-283
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• 2023

본 연구는 최근 섬유 보강 콘크리트의 성능 보강재료 적용이 검토되고 있는 합성섬유 종류 중 PET (Polyethylene terephthalate) 섬유 보강재에 대하여 단기 및 장기 성능변화 여부 검토를 통해 PET 섬유의 성능 안정성을 검토하고자 하였다. 이를 위하여 PET 섬유를 산/알칼리 환경에 노출시킨 후 잔류 성능을 분석하였으며, PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 재령별 휨강도, 등가 휨강도, 그리고 콘크리트 시편에서 채취한 PET 섬유를 주사현미경(SEM)을 이용하여 표면의 변화를 분석하였다. PET 섬유의 산/알칼리 환경 노출 실험결과, 산성 환경에서는 83.4~96.4%, 알칼리 환경에서는 42.4~97.9%의 강도 보유율을 나타내었다. 섬유 자체의 강도 보유율은 고온의 강알칼리 조건에 노출될 경우 강도 감소가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 강도 보유율은 에폭시로 코팅된 가공사에서 강도보유율이 증가하는 것으로 나타났다. PET 섬유 보강 콘크리트 배합의 휨강도 및 등가 휨강도 실험결과에서는 휨강도 저하가 나타나지 않았으며, 등가 휨강도 결과도 섬유 보강재로써의 성능 저하는 나타나지 않았다. SEM 분석 결과에서도 PET 보강 섬유의 표면 손상이나 단면 변화가 관찰되지 않았다. 이와 같은 결과는 섬유 보강 콘크리트가 초기 고온 노출되는 경우나 재령 경과에 따라서도 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 보강 섬유가 어떠한 손상이나 단면 감소가 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 시멘트 콘크리트 환경에서는 PET 섬유에 대한 강도 감소 영향은 우려하지 않아도 된다는 것으로 판단된다. 재령에 따른 휨강도, 등가 휨강도도 안정적으로 발현됨에 따라 PET 섬유 보강재의 사용으로 우려되는 가수분해로 인한 성능저하 등이 발생하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 안정적인 잔류강도 보유 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.23-36
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• 2008

쏘일네일링 공법은 수동보강재를 이용하여 원지반의 전단강도를 증가시켜 지반을 보강하는 공법이다. 쏘일네일링 공법에서 전면벽체는 현장타설 콘크리트 격자블록과 현장타설 콘크리트 벽체의 2가지 형태가 있으며, 1:0.7 보다 완만한 사면일 경우에는 현장타설 콘크리트 격자블록이 사용되고 있다. 또한 1:0.5 보다 급한 사면인 경우에는 숏크리트에 두께 30cm 정도의 현장타설 콘크리트 벽체를 합벽으로 시공하는 형태의 전면벽체가 활용되고 있다. 이 연구는 새로운 쏘일네일링 공법으로 조립식 쏘일네일링 공법을 제안하였다. 조립식 쏘일네일링 공법은 두께 20cm의 공장 제작된 콘크리트 패널을 사용하여 조립식으로 시공하는 공법으로 기존의 쏘일네일링 공법에 비해 전면벽체의 품질과 시공성을 향상시킬 수 있으며, 사면 절취 후 바로 콘크리트 패널을 절취면에 부착하여 전체 사면의 안정성을 증대시키는 효과가 있다. 본 연구에서는 실물규모의 사면단면에 파괴재하시험을 실시하여 조립식 쏘일네일링 공법에서 사용하고 있는 콘크리트 패널에 의한 전면벽체의 강성에 의한 구속효과에 의한 영향을 규명하고자 하였다. 대형파괴재하시험결과 숏크리트 전면벽체로 시공된 일반 쏘일네일링 공법에 비해 콘크리트 패널의 강성 전면벽체를 사용한 조립식 쏘일네일링 공법의 경우 하중-침하 관계가 우수한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.346-355
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• 2019

근접병설터널에서 필라의 안정성을 평가할 때, 필라 폭이 최소가 되는 지점에서의 국부안전율(강도/응력비)을 조사하는 방법이 널리 사용된다. FEM 응력해석결과를 바탕으로 국부안전율이 1.0 이하인 경우는 필라의 안정성이 확보되지 못 하는 것으로 판단하고 인장볼트 등의 보강공법을 적용하고 있다. 그러나 국부안전율은 필라폭/터널반경(PW/D)의 변화와 무관하게 일정한 값을 보이고 있으며 인장볼트의 프리스트레싱 도입 시에도 축차응력의 변화가 크지 않아 상대적으로 필라의 안전율을 과소평가 할 수 있는 것으로 분석되었다. 아울러 Hoek and Brown(1980)이 제안한 평균안전율을 검토하였으나 상대적으로 필라폭의 크기가 커질 경우 필라의 안전율을 과대평가하는 현상을 관찰할 수 있었다. 이에 대한 대안으로 강도 감소법을 이용한 SRM 안전율을 도입하여 필라의 안정성을 평가한 결과 필라폭/터널반경 변화에 따른 무보강 및 인장볼트 보강효과가 잘 반영됨을 알 수 있었으며 파괴형상 또한 기존 극한 이론의 검토결과와 유사함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 인장볼트의 보강효과를 구별하기 위해 록볼트 및 숏크리트를 고려하지 않고 안전율을 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.327-338
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• 2004

본 연구에서는 터널의 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 지반과 지보재의 파괴를 고려한 터널의 안전율에 대한 개념을 정립하고, 안전율을 계산하는 수치해석기법을 정립하고자 하였다. 안전율을 구하기 위해서 지반이 파괴될 때까지 지반의 강도를 감소시켜가며 반복적으로 해석을 수행하는 전단강도 감소기법을 사용하여 지반의 파괴 및 이에 따른 지보재의 파괴를 고려하여 측압계수 및 암반등급에 따른 터널의 안전율을 구하였다. 이 방법을 사용하면 파괴 활동면을 미리 가정하지 않아도 안전율과 파괴 활동면을 동시에 구할 수 있다. 수치해석은 유한 차분법에 기초를 둔 지반해석 프로그램인 FLA $C^{2D}$(ver 3.3)을 사용하였으며, 해석 결과로부터 소성영역의 분포와 지보재의 응력분포를 확인하였다. 해석 결과 양호한 1등급과 2등급의 암반에서는 안전율이 높게 나타났으며, 암반등급이 저하될수록 안전율은 낮게 계산되었다. 또한 측압계수 0.5인 경우가 측압계수 2.0인 경우보다 안전율이 더 크게 확보되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 정의된 안전율은 터널의 안정성을 나타내는 정량적 지표로 사용될 수 있음을 확인하였으며. 소성영역, 숏크리트 응력, 록볼트 축력을 검토함으로써 터널에 설치되는 지보재의 양과 설치 위치를 조정하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.604-609
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• 2020

콘크리트 표면 마감에는 다양한 방법이 있으며, 시공성을 고려할 때 스프레이 방법이 효과적이나 리바운드 발생 현상이 발생한다. 통상 숏크리트의 손실률은 30-45%가량 보고되고 있으며, 이로 인하여 작업 효율 저하 및 공사비 상승 등의 문제를 발생시킨다. 이를 해결하고자 다양한 선행 연구가 진행되었으며 리바운드량을 저감하기 위해서는 사용재료에 따라 리바운드 발생 억제를 위해 배합을 조정하여야 하며 본 연구에서는 광촉매가 포함된 표면 마감재료에 적합한 리바운드 발생량 저감 목적의 배합 기술에 대한 기초 연구를 진행하였다. 본 연구의 선행연구로는 광촉매 성능에 대해 저감효과 및 최적 혼합 비율을 도출하였고, 선행연구를 바탕으로 규사 함량에 따른 리바운드 저감 및 혼화 재료 별 역학적 내구 특성 검증을 진행하였다. 시험 방법으로는 리바운드, 압축강도, 휨강도, 테이블 플로 시험으로 진행하였고, 모르타르 스프레이 장비의 작업성을 고려하였을 때 Flow 170±10mm로 고정하였다. 실험 변수로는 시멘트 중량 대비 규사 변수로 맞추어 리바운드량 측정을 하였고 규사는 5호, 7호 규사를 사용하였다. 실험 결과 최종 S-1 변수에서 가장 높은 압축강도를 나타냈고 리바운드 양을 최소화할 수 있었다. 이러한 결과는 규사 공극의 결합재가 충분히 충진하게 되어 골재 사이의 결합력이 증가되므로 낮은 리바운드 양을 확보할 수 있었다.