• 터널과지하공간
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• 제11권1호
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• pp.30-35
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• 2001

본 연구에서는 전단면굴착에 가까운 작업 사이클(cycle)로 굴진을 하면서 분할효과를 거두기 위해 적절한 벤치길이를 결정하는 것이 중요한 요소로 판단하여 전단면, 미니벤치, 숏벤치로 풍화암 구간에 굴착한 터널을 모델링하여 이에 대해 3차원 탄소성해석을 수행하였다. 그리고 터널내 암반과 지보재의 거동에 영향을 미치는 주요 요소로 무지보 굴착구간의 길이, 측압계수, 숏크리트 두께 등의 설계변수를 변화시켜가며 암반의 변형거동을 분석하였다. 해석결과 내공변위는 숏벤치보다 미니벤치일때 벤치길이에 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며 무지보길이가 길 때 하반굴착이 상반변위에 미치는 영향이 더 크게 나타나며 상반과하반측벽에서의 변위타이가증가하였다 K값의 증가에 따라 천정, 바닥보다 상하반 측벽부에서 변위와 선행변위비의 증가가 훨씬 크게 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권3호
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• pp.73-94
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• 1998

사면보강 또는 굴착면의 안정성 확보를 위해 쏘일례일링 공법이 종종 적용되고 있다. 그러나 오목형태 또는 볼록형태 모서리부와 같은 특수한 지역에 쏘일네일링 공법이 적용되어질 경우, 편기각보강형태, 즉 skew 쏘일네일 형태로 주로 시공쥐고 있다. 하지만, 지금까지 skew 쏘일례일링 공법이 적용된 굴착 모서리부에 대한 3차원 안정해석 및 거동분석 등에 대한 실험이나 연구결과는 미흡한 실정이며, 따라서 보강재의 배치형태, 삽입각도 및 길이 등 관련 설계변수값 결정에 관하여 주로 경험에 의존하고 있는 실정이다. 따글윽 본 연구의 주된 목적은, skew 쏘일네일링 공법이 오목형태 굴착 모서리부에 적용되는 경우 이에 대한 3차원 한계평형 안정성 평가기법을 제시하는 데 있다. 3차원 예상 파괴흙쐐기의 형상은 FLAC 프로그램 모델링 및 해석을 통해 결정하였으며, 모서리부에 대한 3차원 침투수압 산정식의 제시 및 해석시 다층지반조건의 고려 등이 포함되었다. 또한 제시된 3차원 안정해석법 을 이용해, 관련 설계변수들의 모서리부 안정성에 미치는 영향 정도를 분석하였다. 아울러 기 제시된 볼록형태 굴착 모서리부의 3차원 안정해석 법을 이용해 skew 쏘일네일 보강패턴의 효율성을 분석하였으며, 또한 굴착과정을 통해 전면부 벽체변위 및 인접지반의 침하 등이 상대적으로 문 제시되는 볼록형태 굴착 모서리부에 대한 변위예측을 위해 준 3차원 유한요소 해석기법 및 중첩기법 등의 적용을 시도하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.233-243
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• 2008

터널 건설시 조사 및 설계 단계에서 예측한 터널의 거동은 지반의 지질 구조 및 재료 특성의 복잡함 등으로 인해 실제 시공 중의 거동과 일치하지 않는 경우가 많다. 따라서 시공 중에는 관찰과 계측을 통하여 지반과 지보재의 거동을 확인하고 위험이 예상될 경우 신속히 굴착 방법 및 보강 방법 등을 변경하므로써 터널의 안정성을 확보해야 한다. 그리고 이러한 목적을 위해서는 가급적 굴착 초기 단계에서 터널의 변형 거동을 파악하고 이로부터 최종적인 변위를 예측하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 NATM 방식에 의해 시공 중인 국내 두 곳의 도로터널 현장에서 수집한 변위 계측 data를 분석하여 굴착 초기 측정 내공변위량과 최종 내공변위량과의 관계를 통계적으로 유도하였다. 이 때 굴착 후 계측 전 까지 미측정 내공변위량을 추정하기 위하여 기존의 근사함수식을 수정하여 회귀분석하는 방법과 본 연구에서 제안하는 막장거리 1D(D:터널직경)까지의 계측 data를 이용하여 현장에서 용이하게 적용할 수 있는 간단한 선형 회귀분석을 이용하는 방법을 적용하였다. 최종적으로, 계측 전 변위량을 포함한 굴착 초기 내공변위와 최종 내공변위와의 관계를 통계적 방법을 통해 선형관계식으로 근사적으로 표현할 수 있었으며, 이 때 계측 전 변위량 추정방법으로 지수함수를 이용한 경우와 선형 회귀분석을 이용한 경우에 대해서 결과의 차이는 그다지 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.167-181
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• 2021

터널굴착의 경제성 확보 및 굴착 시 발생하는 진동저감을 위해 워터젯 시스템을 활용한 새로운 형태의 암반 굴착공법이 개발되고 있다. 워터젯 절삭을 이용한 효율적인 암반 굴착을 위해서는 워터젯 절삭폭의 중첩과정이 필수적이다. 본 연구는 초고압 연마재 워터젯 시스템을 이용하여 절삭폭 중첩도 및 이격거리에 따른 화강암 시편 절삭실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 중첩도 단계에 따른 화강암 절삭성능을 분석하였다. 그리고 형상인자를 절삭깊이, 절삭폭, 그리고 절삭부피로 분류하여 중첩 절삭 후 단면의 형상을 분석하였다. 절삭폭 중첩도가 58% 이하가 되면 중첩이 충분하지 않아 연속적인 암반제거가 불가능하였다. 반면 절삭폭 중첩도 67% 이상에서는 과절삭 현상이 확인되었다. 한편 부분중첩(25~75%) 조건에서는 기존 워터젯 절삭에 비해 효율적인 부피제거가 가능한 것으로 분석되었다. 해당 연구는 워터젯을 활용한 암반 굴착 시 최적 중첩도를 결정하기 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.15-20
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• 2012

본 논문에서는 서울OO고속도로 건설공사 노선에 있는 2곳의 광폭 4차로 터널의 계측항목별 측정결과를 정리한 계측분석 자료를 근거로 하여 터널굴착에 따른 주변지반의 움직임과 각 지보부재의 효과를 파악하고 공사의 안전성 및 경제성을 재평가하고자 하였다. 터널 노선에 대한 사전 지질조사 및 주변 구조물 현황을 조사 분석하여 터널굴착에 따른 주변 지반, 각 동바리 부재의 변위, 응력의 변화를 파악하여 설계, 시공의 안전성과 경제성을 확인하고, 또한 설계 기준값과 계측치를 비교 분석하여 실제 현장조건에 맞는 지보 수준을 평가하였다. 평가 결과 대부분의 구간에서 기준치(30mm)이하의 변형결과를 보였고 암반등급에 따라 시공된 지보재의 수준이 과대하게 산정되었음을 알 수 있었다. 따라서 공사의 효율성 및 경제성의 측면에서 고려해볼 때, 향후 지보재의 적정수준에 대한 발전된 연구가 진행되어야할 필요가 있다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1277-1285
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• 2015

H-pile과 목재 토류판을 사용하는 흙막이 공법은 오랜 기간 굴착공사에서 사용되어 온 공법이지만 H-pile 사이의 간격이 일정치 않아 규격화된 목재를 절단하거나 덧대기 공정이 추가되는 문제점이 있다. 또한, 시방규정상 3회 재사용을 위한 목재 회수시 안전사고의 위험이 따르게 되며 이러한 이유로 목재를 회수치 않고 지중에 매몰하여 여러 차례 방송매체의 지적을 받은 바 있다. 이 연구에서는 이상의 문제점을 보완하기 위하여 기존의 목재 토류판을 대신하여 강재 요소를 적용하는 방안을 제시하였다. 강재 흙막이 구조체는 자유 확폭과 개별 흙막이 구조체를 연결하는 커넥터를 통해 시공 편의성 및 재활용을 위한 회수가 가능한 것이 특징이다. 또한, 해체 시 커넥터를 통한 구조체간의 연결성으로 지중인력투입없이 해체가 가능하다. 이러한 흙막이 구조체의 강도특성을 분석하기 위해 UTM장비를 사용하여 휨 강성시험, 반복 사용의 능력을 확인하기위한 피로 강도시험, 그리고, 흙막이 구조체의 회수 시 연결부 구조체의 성능을 확인하기위한 인장 강도시험을 수행하였다. 또한, 장점으로 부각된 내용이 현장에서 실제 가능한지 여부를 확인하기 위한 현장시험과 다양한 지반조건에 따른 수치해석을 통해 현장 적용성을 평가하였다. 연구결과, 구조적 특성뿐만 아니라 설치 및 해체시의 시공 편의성이 매우 탁월한 것으로 나타났으며 향후 구조체의 재사용과 함께 시공 경제성 증진에도 크게 기여할 것으로 판단된다. 특히, 다단굴착시 굴착배면에 흙막이 구조체가 밀착되어 설치가 가능한 점은 기존 공법에서 지적되어 온 배면지반의 뒷채움 불량이 발생할 여지가 없어 시공 및 시공 후 시설물의 안전성 증진에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.243-249
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• 2005

터널 굴착 시 최근 사용이 늘어난 격자지보(lattice girder)의 구조적 거동분석을 위해 유한요소해석 프로그램인 MIDAS를 이용하여 하중 조건, 재하 방법, 지보재의 형상을 달리하여 해석하였다. 격자지보의 시공 최적 조건을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.73-84
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• 2006

본 연구에서는 목포 용당지역 호남선 복선화 터널굴착이 인근 국가 지하수관측소의 지하수위에 끼친 영향을 현장조사 및 수치모델링을 통해 분석하였다. 목포용당 관측소에서는 2002년 7월부터 1년사이에 약 5m 이상의 지하수위 강하를 보였다. 현장조사 결과 자연적인 강수량 감소나 지하수 이용량의 증가는 원인이 아닌 것으로 나타났다. 해당 관측소와 이격거리 70m 정도에 있는 호남선철도 목포터널이 주요 원인으로 파악되었는데 터널굴착의 시기도 지하수위 강하 시기와 대체적을 일치하였다. 터널굴착의 국가관측소 지하수위에 대한 영향을 정량적으로 분석하기 위해 지하수 유동모델링을 수행하였다. 특히 주변지역에 대한 수리지질 자료가 국가지하수 관측소의 수위영향을 정량화하였다. 현장조사 및 수치모델링 결과 본 국가지하수 관측소의 상당한 수위강하는 목포터널이 직접적인 원인일 가능성이 크나 엄밀한 평가를 위해서는 인근 지역에 대한 추가적인 수리지질학적 조사가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.277-286
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• 2002

터널을 설계함에 있어서 굴착방법이나 지보패턴을 결정할 때 어려움을 겪는 주된 요인은 현지 지반에 작용하는 응력조건 및 암반상태를 정확히 파악하는데 한계가 있기 때문이다. 현장 장비의 제약, 터널을 굴착 위치까지 접근성이 난이함 등의 기술적인 제약뿐만 아니라 최근에는 민원이나 각종 인허가 등으로 더욱 많은 제약요건이 존재한다. 그럼에도 불구하고 최근들어 대안설계나 턴키설계를 통하여 직접적인 시추에 의존하지 않더라도 미지의 산악터널구간에 대한 지반정보를 획득할 수 있는 고급화된 물리탐사기술이 눈부시게 발전하는 추세이며 이를 통하여 터널굴착구간의 암반에 대한 직 간접적인 지반정보를 입수할 수 있다. 인공신경망 (ANN)의 장점은 이러한 적은 양의 지반정보와 생물학적인 로직화 과정을 통하여 입력변수에 대한 보다 신뢰성있는 결과를 제공하여 준다는 것이다. 본 연구에서는 미지의 터널굴착구간에 대한 예비 지반정보를 입력항목으로 하여 인공신경망의 오류역전파 학습알고리즘기법에 의하여 학습된 패턴을 가지고 미지의 터널굴착구간에 대한 예비 암반분류 (RMR)를 수행하는데 그 목적을 두었다. 이를 위하여 연장 4km에 달하는 ${\triangle}{\triangle}$터널현장에 대한 인공신경망 모형적용시 입력자료에 대한 적정성을 사전 평가하였고, 그 이후에 물리탐사자료를 입력변수로 활용하여 미지의 터널구간에 대한 RMR을 예측하였다. 그 결과 자료의 일치성이나 예측 RMR에 대한 신뢰도가 높은 것으로 나타났으며, 향후에는 학습효과를 높이기 위한 입력변수의 민감도 분석 (sensitivity analysis)수행 및 모델과정에서 노출된 몇가지 문제점 보완등을 통하여 설계에 적극적으로 활용하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1003-1022
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• 2018

본 연구에서는 Shield TBM 터널굴착이 기 시공된 단독말뚝의 하부를 근접하여 통과할 경우 터널 막장압에 따른 말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널 막장압의 크기를 터널굴착 이전 springline 위치에서 수평토압의 25~100%로 변화시키면서 그 영향을 고찰하였다. 수치해석에서는 막장압의 변화에 따른 터널굴착으로 유발된 말뚝의 침하, 축력 및 전단응력을 고려하였다. 말뚝의 두부침하는 막장압의 크기를 가장 크게 적용한 조건이 막장압의 크기를 가장 작게 적용한 조건에 비해 약 44% 감소하여 발생하였다. 말뚝의 최대축력은 막장압의 크기를 가장 작게 적용한 조건에서 가장 크게 나타났으며, 이는 막장압의 크기를 가장 크게 고려한 조건에 대비하여 약 21% 큰 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동은 막장압의 변화에 따른 지반침하의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었으며, 막장압의 크기에 따른 말뚝 및 지반의 거동을 등고선을 이용하여 재분석하였다. 또한 모든 막장압 조건에 대하여 말뚝의 겉보기안전율이 1.0 이하로 산정되어 터널굴착이 인접말뚝에 유해한 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 막장압의 변화에 따라 심도 있게 고찰하였다.