• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.55-63
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• 2021

쉴드TBM의 제작기술 발전과 시공경험 축적으로, 쉴드터널은 전력, 통신 및 상하수도와 같은 소구경 터널에서 도로 및 철도와 같은 대구경 터널로 확대되고 있으며, 그에 따라 병설쉴드터널의 적용도 증가하고 있다. Peck(1969)에 의해 연약지반에서 단선쉴드터널의 지표침하형상이 Gaussian distribution으로 표현될 수 있음이 제시된 이후, 현장계측, 실내모형실험 및 수치해석 등의 방법을 통해 많은 연구에서 이의 적정성이 확인되었다. 본 연구는 현장 계측된 병설쉴드터널의 지표침하로부터 후행 터널(2^nd tunnel)에 의한 추가 지표침하 형상을 표현하기 위해 침하형상의 좌·우측에 Gaussian curve를 각각 적용함으로써, 침하형상을 보다 정확히 표현할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.377-387
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• 2016

최근 비개착공법으로 지하차도 시공시 파이프루프를 형성하기 위해 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 보강하거나 강관과 강관사이를 일체화시켜 시공에 대한 안정성을 보다 증대시키고 있다. 이렇게 일체화된 파이프루프는 지하차도에 작용하는 응력을 감소시킬 것으로 예상이 된다. 이에 본 논문에서는 일체형 파이프루프의 지보효과와 주변의 응력거동을 확인하기 위해 사각형 지하차도 단면과 아치형 지하차도 단면에 대한 축소 실내모형실험을 수행하였다. 실내실험 결과 지하차도에 작용하는 응력과 변형률은 일체형 파이프루프에 의해 감소되는 것으로 나타났으며 파이프루프의 강성이 증대할수록 감소하는 것으로 나타났다. 더 나아가 지하차도 단면설계를 경제적으로 설계할 수 있을 것으로 기대가 된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.699-715
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• 2019

도시기반시설인 지중관거의 노후화가 심화되면서, 최근 도심지의 관거 주변에서 공동발생과 지반함몰 사례가 빈번하게 보고되고 있다. 지중관거 균열과 관련된 공동발생 및 지반함몰에 대해 많은 연구가 수행된 바 있으나, 기존 연구내용은 주로 관거의 균열 발생원인과 지반침하 거동에 집중되어 있다. 본 연구에서는 관거의 균열을 통한 지하수와 토립자 유출특성과 공동발생 메커니즘을 조사하였다. 또한, 토사유출로 인해 공동이 발생하고 지반함몰로 발전해가는 과정에 대한 가설을 수립하여 토립자 유출의 수리적 특성을 규명하고자 하였다. 관거 균열을 통한 토립자 유출 및 공동발생 메커니즘 규명을 위해 실내모형실험을 수행하였다. 모형실험으로부터 관거 균열을 통해 유출된 토립자를 측정하고, 실험과정을 영상촬영하여 PIV 분석을 통해 입자의 이동특성을 조사하였다. 본 연구를 통해 지중에서 발생하는 토립자의 이동, 공동발생 및 지반함몰 거동은 근본적으로 지하수의 이동에 의해 발생하는 것이며, 균열 위치와 관거 형상에 영향을 받음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.593-608
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• 2018

흙막이벽체 시공 중 버팀대에 문제가 발생하여 변형되거나 제 기능을 상실하게 되면 흙막이벽체에 과다한 변형의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 모형시험을 통해 시공 중 흙막이벽체의 버팀대 일부가 기능을 상실하게 되었을 때 흙막이 벽체의 거동특성 및 배면에 인접한 터널의 거동을 파악하고자 하였다. 연구 결과, 흙막이벽체의 변형으로 인해 배면지반의 토압이 재배치되고 지표변위를 발생시켜 인접한 터널의 변형에 영향을 미쳤으며, 터널에서 가장 가까운 측벽에 위치한 버팀대를 제거하였을 때 흙막이벽체 변형 및 터널변형이 가장 크게 나타났다. 터널의 위치에 따른 평균 전이토압은 터널 심도가 0.65D에서 2.65D로 깊어짐에 따라 평균 25.6% 증가하였으며, 흙막이벽체와 터널과의 이격거리가 0.5D에서 1.0D로 증가함에 따라 전이토압이 평균 16% 증가하였다. 버팀대 제거에 따른 흙막이벽체의 수평변위는 제거되는 버팀대 부근에 집중되는 경향을 보였으며 버팀대 제거위치가 하부로 내려갈수록 수평변위는 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 터널 내공변위는 토피고 1.15D, 수평거리 0.5D일 때 최대 내공변위가 발생하였고, 토피고 2.65D, 수평거리 1.0D에서 최소 내공변위가 발생하였다. 가상파괴면이 터널의 중심부를 통과하는 범위인 토피고 1.15~1.65D, 수평거리 0.5D에서 터널의 내공변위가 크게 증가하는 것으로 검토되었으며, 최대 내공변위와 최소 내공변위의 차이는 약 2배 정도 발생하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.27-40
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• 2006

개착식 터널라이닝의 파괴 원인은 물리적 요인과 공학적 요인으로 나눌 수 있다. 물리적 요인으로서는 재료특성, 보강재 부식 등이 있으며, 공학적 요인은 수압과 교통진동 등이 있다. 본 연구에서는 공학적 요인 중 부가하중 즉, 공사를 완료한 뒤에 라이닝의 변형 및 파괴를 유발하는 증가 토압에 초점이 맞추어져 있다. 증가 토압은 되메움토의 다짐 불량, 자중 및 강우에 의한 침하, 교통하중에 의한 진동 등이 원인이 되어 발생한다. 본 연구는 모래 지반에 $1.0D{\sim}1.50D$ 깊이에 개착식으로 시공하는 원형의 강성 터널에 작용하는 토압에 관한 것으로 진동다짐의 영향을 모형 실험에서 충분히 반영하기 위하여 100Hz의 진동주파수를 사용하였다. 본 연구에서는 개착식 터널 라이닝에 작용하는 토압과 주변 지반의 변형 양상을 파악하고 기존 토압 계산공식을 검토하기 위해 실내 터널모형실험을 실시하였으며, 개착식 터널 라이닝에 작용하는 측정 토압과 토압공식에 의해 산출한 토압을 비교 분석하여 기존 공식에 대한 안전율을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.263-278
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• 2022

본 논문에서는 가소성 특성을 지니는 TBM 뒤채움재의 개발과 성능을 연구하기 위하여 실험한 내용을 다루고 있다. 쉴드 TBM 굴진 시 배면을 충전하는 방법으로 현재 LW 뒤채움재를 사용해오고 있는데, LW 뒤채움재는 강도 저하로 인한 침하발생, 지하수에 의한 재료분리, 가소성 저하와 같은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 개발한 무기질계 가소성 뒤채움재의 성능을 분석하기 위해 실내시험과 모형실험을 수행하였다. 실내시험 결과, 무기질계 가소성 뒤채움재는 LW 뒤채움재 대비 재령 1시간의 일축압축강도가 12배 이상 높게 나타났고 블리딩률은 8.3배 이상 낮게 측정되었으며 플로우 값은 27배 이상 높게 나타났다. 이러한 결과로 미루어볼 때 무기질계 가소성 뒤채움재가 강도 저하, 재료분리, 주입성면에서 LW보다 성능이 우수한 것으로 판단된다. 또한 충전 성능을 분석하기 위해 모형 주입장치 시험기를 제작하였고, 수중에서 재료분리 발생여부를 육안으로 확인하였으며, LW 뒤채움재보다 ITB의 충전율이 20% 이상 높게 나타났다. 이는 무기질계 가소성 뒤채움재가 지하수에 의한 재료분리를 방지하며, 터널의 공동 발생을 억제시킬 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.117-129
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• 2009

원형수직터널에서 3차원적인 아칭효과를 고려한 토압산정을 위해 여러 연구가 수행되었고 실내시험 및 수치해석을 통해 이를 검증하였으나, 다층지반과 c-${\phi}$지반에서의 적용이 어려웠다. 본연구에서는 c-${\phi}$지반에서의 토압 산정을 위해 c-${\phi}$지반에서 적용 가능한 토압계수 산정식을 구하였으며, 기존 토압식을 수정 제안하였다. 점착력이 토압에 미치는 영향을 파악하기 위해 지반을 가정하여 각 경우별로 토압을 산정하여 비교하였으며, 다층지반에서 파괴면을 가정하는 방법으로 토압을 구하였다. 이 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion paper)의 첫 번째로서 모델개발을 위한 이론전개를 다루고 있으며, 대형 모형실험에 의한 실증은 두 번째 논문에서 다룰 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.75-85
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• 2010

본 연구는 새로 개발된 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 무기계 가소성 그라우트의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 체적변화성 및 투수계수를 측정하였으며, 환경영향성 평가를 실시하였다. 또한, 무기계 가소성 그라우트의 현장 시험 시공에 앞서, 쉴드 TBM 모형주입장치 및 후방주입 공동충전 시험체를 이용하여 실내실험을 실시하였으며, 실제 서울 전력구 쉴드 TBM 시공현장에 시험시공을 수행하였다. 기중에서 14일 양생시킨 공시체를 이용해서 무기계 가소성 그라우트의 체적 변화성을 평가한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 체적변화는 거의 발생하지 않았다. 그리고 투수계수를 측정하여 비교한 결과 무기계 가소성 그라우트의 우수한 차수효과를 확인 할 수 있었다. 어독성 시험과 용탈시험을 통한 환경영향성 평가를 수행한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 경우 평균 pH가 8.0으로 측정되었으며, 96시간 경과 후 10%의 폐사율을 보였다. 용탈액에 대한 원자흡광분광 시험 결과 용탈에 의한 유해 중금속 성분은 수질관리 기준치 이하로 검출되었다. 가소성 그라우트의 현장 적용성 실험을 위하여 실내 모형실험을 수행한 결과 충전성은 확보되었으며, 실제 시공현장에 적용한 결과 우수한 주입성을 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1351-1360
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• 2005

New construction for public transport in congested urban areas will involve tunnel construction adjacent to existing building or bridge foundations and services due to the lack of surface space. Therefore, careful assessment of the important underground structure-soil-tunnelling interaction is relatively new, currently only limited information is available. In this study, the authors carried out FE analysis and the laboratory model test using the photogrammetric technique and suggested the influence zones associated with the normalised pile tip settlement during new tunnel construction.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.275-283
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• 2015

연약지반에서 지하 공동의 굴착은 지반침하로 인하여 인근 지반 및 구조물에 영향을 끼치게 되고 그 결과 도로 및 시설물의 안정성에 심각한 위험요소로 작용하고 있다. 따라서 구조물의 안정 및 지반보강을 위하여 여러 가지 공법과 주입재료들을 사용하고 있다. 본 연구에서는 실내 모형실험을 실시하여 연약지반에서 다양한 종류의 지하공동 굴착 시 상부 지반보강에 따른 지반침하량을 비교 분석하였으며 3차원 유한차분법에 근거한 FLAC 3D를 사용하여 지하공동 굴착에 따른 지반 침하를 수치적으로 모사했다. 모형실험에서의 결괏값과 수치해석의 결괏값이 비교적 일치하는 결과를 토대로 수치해석상에서 보강범위를 달리하여 지반 침하량을 비교 분석하였으며, 그 결과 다양한 종류의 지하공동을 굴착함에 따른 지반침하 발생 여부 및 침하량 산정을 3차원 수치해석을 통해 보다 정확하게 구현할 수 있으며, 본 연구 결과는 지반침하 방지공법의 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.