• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.53-61
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• 2008

지진파는 진원지로부터 지표면으로 전파되는 과정에서 전파경로와 부지증폭정도의 차이, 그리고 비균질한 지반에서의 지진파 산란 등으로 인하여 공간적으로 변이하게 된다. 공간적으로 변이하는 지진파는 교량과 터널과 같이 종단방향 길이가 긴 구조물에 큰 영향을 미칠 수 있다. 지진파의 공간적 변이성이 교량에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있지만 터널에 미치는 영향에 대해서는 체계적인 연구가 수행된 바 없다. 본 연구에서는 공간적으로 변이하는 지진파에 대한 터널의 응답을 예측하기 위한 새로운 기법을 개발하였다. 개발된 기법의 핵심은 이격거리별 계산된 공간적으로 변이하는 지진파의 시간이력으로부터 생성되는 종단방향 변위 주상도이다. 종단방향 변위 주상도는 일련의 3차원 유사정적 유한요소해석을 수행하는데 사용되었다. 해석결과, 공간적으로 변이하는 지진파는 터널에 종단방향 휨을 유발하며 터널 라이닝에 큰 축력이 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 특히 지반의 특성이 변이하는 경계면에서 영향이 큰 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.545-556
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• 2016

운영 중 해저 터널의 안정성 평가에 다양한 계측 정보를 사용해서 역해석하면, 효율적인 오차율 이내의 결과를 획득할 수 있다. 선행 연구에서 검증된 차분진화 알고리즘 기반의 역해석 수행 시 FLAC3D 등 범용 지반해석 프로그램을 사용했지만, 상대적으로 해석시간이 오래 걸리고, 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로, 상대적으로 해석시간이 짧게 소요되는 beam-spring 모델기반의 FEM solver를 Python 언어로 개발하여, 기구축된 차분진화 알고리즘과 결합하였다. 계측 데이터로부터 실시간에 가깝게 운영 중 터널의 안정성 평가가 가능할 것으로 판단되며, 우선 솔버 개발에 용이한 종단방향 터널에 대해서 프로그램을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.515-518
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• 2006

수많은 교각들이 규칙적으로 배치되어 있는 복개하천이나 하천종단교량 등의 경우 개별적인 교각의 후면부에서 발생하는 와류로 인한 에너지 손실이 누적되어 흐름에 큰 저항요인으로 작용한다. 격자기둥의 형상과 종방향 및 횡방향 배치간격이 배수시스템의 통수능에 미치는 영향을 파악하기 위해 본 연구에서는 사각형 및 둥근장방형 격자기둥에 대한 기초적인 수리 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.717-733
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• 2019

본 연구에서는 3개의 공용중인 NATM터널에서 수행된 정밀안전진단 GPR탐사 결과로 라이닝 두께분포 및 배면상태 특성을 분석하였다. 라이닝 천장에서 실시한 GPR 자료분석으로 라이닝 콘크리트와 1차지보재 사이에 공간이 대부분 존재하는 것으로 분석되었다. 다수의 라이닝 종단탐사로 분석된 횡단 두께의 좌 우 불균형은 8.6~253.5 mm로 확인되었으며 급격한 두께편차 주변에서 종방향균열 발생을 확인하였다. 라이닝 천단 중앙에서 실시된 종단 두께 분포는 3개의 적합도 검증을 통해 터널별 최적의 분포함수가 선정되었다. 종방향 라이닝 두께의 평균이 설계기준 이상인 경우 정규분포 및 이와 유사한 분포 특성을 나타내고 있으며, 설계두께 이하의 터널에서는 Gamma, Inverse Gauss분포함수가 해당터널의 라이닝을 대표하기 위한 최적함수로 적합할 것으로 판단하였다. NATM터널(무근) 라이닝의 두께분포는 터널의 상태평가 및 안전성평가를 전반적으로 분석하기 위한 중요한 지표가 될 수 있으며, 향후 기존의 일정한 설계 두께를 적용하기 보다는 GPR탐사를 반영한 라이닝의 현실적인 평가 방법의 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.21-30
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• 2019

얕은 터널에 대한 연구는 종방향 하중전이와 수평지반에 대한 연구가 주를 이루었으며 사면 하부에 위치한 얕은 터널 주변지반의 거동연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사면 하부에 위치한 터널의 종방향 굴진에 따른 터널 주변지반의 거동을 규명하기 위해 변위제어방식으로 모형시험을 실시하였다. 모형터널은 폭 320mm, 높이 210mm, 길이 55mm 규격의 강성이 큰 알루미늄 강체로 제작하였고, 모형지반은 3가지 규격의 탄소봉을 혼합하여 균질한 모형지반을 조성하였다. 모형시험은 사면 경사와 토피고를 변수로 측벽변형을 발생시키는 변위제어방식으로 실시하였으며, 터널 벽체의 하중변화, 터널 주변지반의 하중전이와 지표침하 변화를 측정하고 분석하였다. 지표침하의 변화는 경사가 증가할수록 수평지반보다 20~39%의 증가가 나타났다. 터널 천단부 및 측벽부의 하중 변화는 사면 경사가 증가할수록 천단부는 최대 20%가 증가하고, 측벽부는 사면 경사의 영향으로 하중비가 감소하는 것을 확인하였다. 연직하중은 토피고가 1.0D 이하에서는 최대 128%의 하중증가가 나타났지만, 토피고가 1.5D 이상에서는 수평지반과 큰 차이가 나타나지 않았다. 이것으로 사면 경사는 토피고 1.0D에서 가장 큰 영향이 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.151-162
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• 2009

본 연구에서는 터널 설계구간의 대부분을 차지하는 미시추 구간의 지반 등급 분류를 정량적으로 수행할 수 있는 새로운 접근방법을 제안한다. 본 제안방법은 시추공에서 얻은 직접조사 결과와 시추구간의 전기 비저항 탐사결과를 이용해 인공 신경망을 학습시카고, 학습된 인공 신경망은 미시추 구간의 암반분류 등급을 추론하는데 적용된다. 지반등급 추론은 미시추 구간 영역에서 움직이는 격자형 창(window)의 중심점에서 이루어 지며 창내 귀속된 전기 비저항들은 추론을 위한 참고자료로 시용된다. 인공 신경망 학습은 최선 RPROP(Resilient backpropagation) 인공 신경망 학습 알고리즘과 early-stopping 기법을 이용하여 수행되었다. 본 연구에서는 실제 시추조사가 이루어진 터널현장에 제안기법을 적용하여 미시추 구간의 지반 등급을 추론하였으며, 전통적인 지구통계학적 크리깅(kriging) 기법에 의한 결과와도 상호 비교하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 학습된 인공 신경망은 전통 크리깅 방법에 비해 매우 구체적이고 현실적인 예측결과를 제공하였다 또한, 인공 신경망 추론으로부터 얻어진 터널 종단 방향의 RMR과 Q-값의 분포에서는 전기 비저항 탐사로부터 추정된 취약지반 구간의 위치와 잘 일치하였으며, 두 값 상호간의 관계도 선행 연구 결과와 부합하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.57-70
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• 2009

UAM(Umbrella Arch Method)의 효과 및 역학적 보강메커니즘에 대한 연구는 국내외에서 수치해석 및 실험 등을 통하여 상당한 진척이 이루어졌으나 실제 설계 및 적용에 있어서는 아직도 3차원 해석의 해석시간과 복잡성 등의 제약 때문에 UAM의 보강영역과 지반과의 환산물성을 이용하는 정량적이지 못한 2차원해석이 주로 사용되고 있다. 이러한 이유로 합리적, 이론적, 정량적이면서도 손쉽게 수행할 수 있는 설계 및 해석기법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 UAM의 보강효과가 미치는 범위를 파악하고 그라우팅 전 후의 강관저변지반 물성변화를 파악하기 위하여 연직방향의 UAM 현장실험 및 실내시험을 수행하였다. 풍화토, 풍화암 지반에 UAM 적용시 그라우트의 주입에 의한 주변지반의 물성치 증가는 미미하며, 강관외부와 천공구경 사이의 공간 및 강관내부에 형성된 시멘트구근과 강관으 강성만이 지반보강 효과에 기여한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과와 내공변위제어법(CCM; Convergence Confinement Method) 개념을 바탕으로, 2차원 축대칭해석을 실시하여 막장효과, UAM효과와 지보재효과를 종단변위곡선(LDP)으로 나타내었다. 또한, 2차원 평면변형률 해석시 UAM의 지보효과를 내압의 크기로 변환하여 이를 고려하는 하중분담법을 제안하였다. 이 방법과 기존의 등가환산물성을 적용하는 해석을 비교한 결과, 지반조건, 터널의 심도 및 크기, 강관조건, 초기응력상태 등에 따라 차이가 있지만, 기존의 해석방법에서의 변위량이 새로운 방법에 비해 더 크게 발생하는 것으로 나타나, UAM의 종방향 빔 지지효과를 제대로 평가하지 못하는 것으로 나타났다.