• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.508-515
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• 2016

본 연구에서는 필라의 강성도와 필라의 중첩률이 다른 4가지 모형에 대한 축소모형실험을 통하여 주방식 채광 광주의 안정성을 비교하였다. 실험모델은 석고 모델 2개(필라 중첩률이 0%, 100%)와 시멘트 모델 2개(필라 중첩률이 0%, 100%)이다. 필라의 강성도는 석고 모델은 연암, 시멘트 모델은 경암을 모델링하였다. 본 연구에서 실시한 실험은 계산된 축소율이 반영된 강도 값을 갖는 모형재료를 사용하지 않았기 때문에 현장상태를 그대로 실험실에서 재현한 진정한 의미의 축소모형실험은 아니다. 실험을 통해 주방식 채광법을 적용한 광산에서 편간 불일치 필라가 광산의 안정성에 어느 정도 영향을 줄 수 있는 인자 중의 하나임을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.81-91
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• 2009

근래에 들어 터널계획시 방재 및 환경훼손 측면을 고려하여 상, 하행터널이 나란히 배열되는 병설터널의 형태로 계획되는 사례가 증가하고 있으나, 이에 대한 연구성과는 상대적으로 미미한 실정이다. 병설터널 사이에 위치하는 필라부는 연직응력의 증가와 수평응력의 감소에 의해 병설터널 주변암반의 불안정성이 증가하며, 이와 같은 불안정성은 필라폭이 감소할수록 더욱 증가하게 된다. 본 연구에서는 병설터널의 굴진에 따른 필라부의 간섭효과와 응력변화거동의 분석을 위한 다양한 조건들에 대해 수치해석을 시행하였으며, 수치해석 결과에 대한 회귀분석을 통해 필라의 유발응력평가식을 제안하였다. 또한, 제안식과 Hoek-Brown 파괴기준을 적용하여 필라부의 정량적인 안전율 산정기법을 제안하였고, 제안된 기법의 적용성 확대를 위해 보강공법이 적용된 경우를 고려할 수 있는 해석기법을 아울러 제시하였다. 마지막으로 다양한 변수 분석을 통해 Hoek-Brown 파괴기준을 기초로 제안된 본 기법의 효율성을 입증하였다.

• 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.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제18권3호
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• pp.28-34
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• 2016

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.53-62
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• 2014

기존 국내 병설터널의 이격거리는 지반조건에 따라 터널직경(D)의 2~5D 정도를 확보하는 것이 일반화되어 왔으나, 최근 들어 대규모 절취에 따른 환경훼손 및 용지매입의 제약, 선형의 연속성 유지 등의 문제를 수반하게 되면서 터널 중심간격이 1D 이하인 근접 병설터널의 현장 적용성이 확대되고 있다. 특히, 터널 필라폭이 감소할 경우 필라(Pillar)의 안전성이 터널의 거동에 영향을 미치게 되므로, 이에 대한 다양한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 현재까지의 연구는 주로 필라의 거동특성이나 설계 영향 인자들에 대한 분석에 국한되었으며, 실무에 적용 가능하고 정량적인 데이터는 제시하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 현장 시공조건을 최대한 반영할 수 있는 안정성 평가기법 및 설계 지표를 제시하기 위해 현장조건으로 터널 간 근접도가 가장 높은 갱구부 구간의 지형 및 지층특성을 반영하고, 암반 및 완전풍화 상태의 다층지반조건 상태를 모사하였으며, 지반 강도별 필라폭 변화에 따른 수치 해석적 분석을 통해 필라의 안전성이 터널 전체 안정성에 미치는 영향 정도를 평가하였다. 또한, 지표침하비 및 간섭체적비, 평균강도/응력비 등에 대한 종합적 분석 결과와 Hoek & Brown(1980) 파괴기준을 토대로 실무에 적용이 가능한 근접 병설터널 필라의 안전율 평가식과 지반 강도별 최소 필라폭을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2012

본 연구에서는 사암과 셰일이 교대로 반복되는 호층 지질구조를 가진 암반에서 복공이 설치되어 운영중인 기존 터널의 인근에 단면 형태가 다른 신설 터널을 건설할 경우, 신설 터널의 시공중 안정성을 검토하기 위하여 축소모형실험을 실시하였다. 이러한 비대칭 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 하중조건이 서로 다른 네가지 모형을 제작하였고 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 0.5D인 모형의 경우 필라에서 발생한 균열은 모두 호층 지질구조상 지층 경계면에서 발생하였고 지층간 전단변위가 필라 피괴의 중요한 인자로 작용하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력수준에서 균열이 발생할 뿐 아니라 같은 압력 수준에서 터널의 내공변형량은 더 크게 나타나 터널의 안정성이 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 또한 하중조건을 달리한 경우에는 측압계수가 1.0일 때 터널 안정성이 우수한 것으로 나타났으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권2호
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• pp.170-185
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• 2018

단층대에 위치한 근접병설터널에 대하여 단층의 폭과 경사, 단층암의 물성을 달리한 수치해석과 모형실험을 통해 단층이 터널 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 병설터널 사이에 존재하는 필라의 강도/응력비를 구할 때는 필라 중앙부의 응력, 필라 전체의 평균응력, 필라 좌우단부의 응력을 각각 적용하였는데, 이중 마지막 방법은 단층대의 유무에 관계없이 터널 안정성의 보수적 평가에 적합하였고 터널 굴착시점을 실시간적으로 반영하였다. 필라 좌우단부의 응력을 적용하여 구한 강도/응력비는 단층의 폭과 경사가 커질수록, 단층암의 물성이 연약할수록 감소하는 경향을 보였다. 축소모형실험에서 단층을 포함한 모형은 불포함 모형에 비해 균열개시압력이 작았고, 단층의 폭이 큰 모형일수록 터널 안정성은 낮게 나타났다. 단층은 터널의 파괴거동에도 큰 영향을 미쳤는데, 단층이 없는 모형에서는 필라의 좌우하단부와 양쪽터널 측벽부에서 수평방향의 균열이 발생하였지만, 단층을 포함한 모형에서는 필라부 단층대에서 경사진 균열이 발생하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.310-320
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• 2012

본 연구에서는 2-아치 터널의 장점을 활용하면서 병렬터널의 경제성도 확보할 수 있도록 고안된 2-아치변단면 터널의 설계와 시공사례를 소개하고 경제성 분석을 수행하였다. 변단면부의 안정성 확보를 위해 근접병렬터널구간은 tie-bolt와 RRS로 보강하였으며, 2-아치구간은 EPS블록과 콘크리트벽체로 보강하여 설계하였다. 중앙 필라부는 이론적 방법과 수치해석적 방법을 이용하여 안정성 평가를 수행하였으며, 다양한 필라폭에 대한 안정성평가도 수행하였다. 또한, 터널의 3차원 수치해석을 통한 안정성평가를 수행하여 시공중 계측자료와 비교 분석하였다. 본 설계시공사례를 통해 경제성분석을 수행한 바, 10개월의 공사기간 단축과 11%의 공사비 절감효과를 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.205-213
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• 2012

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 이방성 암반내 위치한 쌍굴터널에서 터널간 이격거리와 터널 단면의 형상이 서로 다른 다섯 가지 모형에 대해 측압계수 2의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 실험을 통해 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였으며, 이 조건들이 터널의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보았다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 필라에서는 층리면을 따른 전단파괴가 발생하였으며 낮은 압력수준에서 균열이 발생하여 터널의 안정성은 상대적으로 작은 것으로 평가되었다. 사심아치형, 원형, 반원아치형 터널 모형들에 대한 실험에서 반원아치형 터널이 가장 작은 균열개시압력을 보여 터널 안정성이 가장 작게 나타났으며, 원형 터널의 안정성이 가장 크게 나타났다. 또한, 사심아치형 터널의 변형거동은 원형 터널과 반원아치형 터널의 중간적인 형태를 나타내었으며 터널 안정성도 중간정도에 해당하였다. FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.45-54
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• 2016

본 연구에서는 증가하는 도심지 정체와 신설터널 건설에 따른 여러 제약의 문제를 해소하는 방안으로 향후 국내에서 수요가 증가할 것으로 전망되는 대심도 지하도로를 복층터널로 건설시 본선 복층터널에서 단층터널로 분기가 되는 구간의 터널 거동과 본선과 분기터널간의 필라 안정성을 수치해석을 통하여 검토하였다. 이를 위해 본선터널과 분기터널의 이격거리를 본선터널의 직경(D)을 기준으로 0.1D부터 2.0D까지 변화하는 조건과 지반조건을 암반등급에 따라 1~5등급으로 변화하는 조건들에 대하여 유한요소해석을 수행하였으며, 터널의 전체적인 거동과 함께 그 결과를 기반으로 기존의 경험식 등을 이용한 안전율, 강도-응력비, 그리고 간섭체적비를 산정하여 굴착에 따른 안정성 영향을 검토하였다. 검토 결과 수치해석결과를 이용해 산정된 강도-응력비와 간섭체적비는 경험식을 이용한 방법에 비해 암반강도보다는 이격거리가 안정성에 더욱 크게 영향을 미침을 나타내었고, 그에 따라 본선과 분기터널의 이격거리가 0.7D 이하인 경우는 본선과 분기터널을 모자 형태의 하나의 대단면으로 시공하는 것이 안정성 측면에서 유리한 것으로 판단되었다.