• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권1호
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• pp.71-78
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• 2002

본 연구에서는 지반내에 뚜렷한 불연속면의 존재로 인한 하중의 비대칭 전이특성과 이완영역의 형상을 실내실험에 기초하여 고찰하였다. 가동판(trap-door)과 바닥판(reaction plates)을 토조바닥에 설치하고, 건조한 모래지반에 연직의 불연속면을 설치하여 불연속성 지반을 형성하였다. 다양한 토피고와 불연속면의 위치를 실험변수로 적용하였다. 연구결과, 토층비(=토피고/가동판의 폭)가 1.5 이상이 되면, 토압비(전이응력/초기지반응력)는 일정한 값에 수렴되는 것으로 나타났다. 불연속면이 터널 폭 내에 위치하면 불연속면의 영향이 상대적으로 커져서 비대칭성 하중집중이 두드러지게 나타났으며, 터널폭 외부에 존재하면 비대칭성 하중집중이 상당히 감소하는 것으로 타나났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4C호
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• pp.147-154
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• 2011

현재 NATM 터널의 설계 시 지반하중을 시공중에는 숏크리트, 강지보재 및 록볼트로 구성된 1차지보재가 부담하고, 장기적으로 1차지보재는 기능을 상실하고 2차지보재인 콘크리트라이닝이 부담하는 것으로 간주하는 것이 일반적이다. 그러나, 지반조건이 불량한 경우에 적용되는 강지보재는 숏크리트로 피복되어 있어 부식가능성이 작으므로 장기적으로 기능이 완전히 손실된다는 것은 지나치게 보수적인 개념이다. 숏크리트의 경우에도 장기적으로 열화가 진행되는 것은 사실이지만 하중지지 능력이 완전히 손실된다고 간주하는 것 역시 매우 보수적인 개념이다. 본 연구에서는 이론식 및 수치해석을 통하여 1차지보재가 장기적으로 지지할 수 있다고 판단되는 합리적인 지보압과 허용 이완하중고를 산정하였으며, 산정된 1차지보재의 지보압을 고려하였을 경우 콘크리트라이닝의 단면력 변화에 대하여 분석하였다. 검토 지반조건은 지하철 저토피터널을 대상으로 하였으며 주변 지반조건은 풍화암과 연암인 경우에 대하여 분석하였다. 검토결과 강지보재의 지보압을 고려할 경우 콘크리트라이닝의 경제적인 설계가 가능한 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.260-266
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• 2010

본 연구에서는 모형실험을 통한 2-Arch 터널의 거동과 주변지반의 거동으로부터 중앙부 Pilot 터널굴착 및 선행터널(우측터널)과 후행터널(좌측터널) 굴착에 따라 좌 우 터널 상호간에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 보강영역의 상대강성비와 토피고에 따라 발생하는 원지반 이완영역 및 아칭효과에 의한 중앙필러 및 주변 지반의 하중전이 현상을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 2-Arch 터널의 시공순서를 반영한 실험순서에 따라 모형실험을 수행하였으며, 보강영역의 강성 및 토피고를 변화시켜 이에 따른 2-Arch 터널의 변형 및 주변지반의 변위를 측정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.733-747
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• 2017

터널을 굴착하면 터널주변과 상부의 지반이 느슨해지고 변형되며, 이로 인해 터널주변지반의 응력이 변화된다. Terzaghi는 터널굴착으로 인한 천단 상부지반의 이완형태를 Trapdoor 실험을 통해 규명하였다. 그러나 Terzaghi는 터널천단부가 등변위 되는 조건만 생각하였으며, 터널천단부가 오목곡선이나 볼록곡선 등의 형태로 변형될 경우에 대해서는 생각하지 않았다. 따라서 본 과제에서 지반이완 형태와 터널천단부 변위형태의 상관관계에 대하여 실험적으로 연구하였다. 이를 위하여 터널천단부의 이완형태를 등변위, 오목곡선, 볼록곡선의 세가지 형태로 모사하여 실험을 수행하고 그 결과를 비교 하였다. 실험결과 이완지반의 하중전이는 지반변형특성에 따라 다양한 형태로 발생될 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.875-885
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• 2019

본 논문은 쉴드 터널의 신뢰성 기반 설계시에 세그먼트 라이닝에 작용하는 전체 하중에 대한 변동계수와 토압에 대한 변동계수를 제시하였다. 이를 위해 국내 도심지 구간에 해당하는 지반 조사 자료를 분석하여 풍화토 및 풍화암에 대한 통계적 특성치를 산정하였으며, MCS기법을 활용하여 이 값들을 Terzaghi 이론식에 적용하여 변동계수를 산정할 수 있었다. 그 결과, 풍화토및 풍화암에 대한 이완하중의 변동계수는 0.08~0.14의 범위로 나타났고, 작용하는 전체 하중에 대한 변동계수는 LC1 = 0.38, LC2 = 0.33, LC3 = 0.37이 적절한 것으로 나타났다. 제시된 변동계수는 쉴드 터널의 세그먼트에 대한 신뢰성 기반 설계시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.261-268
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• 2003

Terzaghi 터널 토압 산정식은 현재에 있어서도 보수적인 입장에서 터널 토압을 산정하는 지침으로 실무에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 Terzaghi 터널 토압 모델을 성층 경사형 지반으로 확장하여 새로운 터널 토압 산정식을 유도하였으며 새롭게 유도된 터널 토압식을 이용하여 Terzaghi 터널 토압 산정식에 대한 재검토를 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.487-497
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• 2016

터널을 굴착하면 굴진면 주변지반은 응력이 해방되고, 해방된 응력이 주변지반으로 재분배 되어 터널주변지반의 응력상태와 터널지보공에 작용하는 하중이 변한다. 굴진면에 변위가 발생하면 굴진면 전방지반이 이완되고 굴진면에 작용하는 토압은 감소하며, 변위가 일정한 크기 이상 커지면 굴진면 전방지반이 파괴상태에 이른다. 이때에 터널의 종방향으로 하중전이가 발생하며, 토피고나 굴진면의 변위정도에 따라 그 경향이 다르다. 굴진면 파괴에 따른 터널 종방향 하중전이에 대해서는 연구된 사례가 있으나, 굴진면 변위와 종방향 하중전이를 결부시켜서 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토사터널에서 모형실험을 수행하여 굴진면이 과다변위로 인해 파괴됨에 따른 종방향 하중전이의 특성을 파악하였다. 즉, 정지토압 상태에서 시작하여 굴진면의 변위가 진행됨에 따른 터널 종방향 하중전이를 모형실험을 수행하여 측정하였다. 연구 결과, 종방향 하중전이는 굴진면 변위 초기에 대부분이 발생하고 굴진면 변위가 한계변위에 근접할수록 완만한 기울기로 한계치에 수렴하였다. 즉, 종방향 하중전이는 굴진면 전방지반이 아직 탄성상태일 때 급격히 증가하였고, 지반이 한계상태에 근접하면 완만하게 증가하는 경향을 나타내었다. 굴진면에서 변위에 의한 토압감소와 터널 종방향 하중전이는 같은 추세로 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.107-118
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• 2006

터널과 관련된 여러 영향인자중 시간의 따른 투수상태와 지반의 장기거동은 터널의 이상 거동을 이해하는데 있어서 중요하다. 터널은 이러한 인자에 의해서 심각한 손상을 입을 수 있으나 시공 후 이러한 인자들에 의해 발생한 영향을 정량적으로 분석해 내는 것은 쉽지 않다. 입력과 출력간의 상관관계가 비교적 독립적이라면 터널거동에 미치는 인자들의 영향은 역해석 기법을 적용하여 예측할 수 있다. 모델을 구성하는 입출력 자료의 특성에 따라 인공신경망 기법이나 최소제곱법 등 다양한 역해석 방법이 개발 될 수 있으며 수치해석, 실험 또는 계측 결과가 역해석 모델의 구성 및 검증을 위해 쓰일 수 있다. 본 연구에서는 시공 후 터널의 내공 변위 변화로부터 투수 및 지반의 장기거동과 관련된 인자들 중 배수재의 투수계수, 지하수위, 장기 이완 하중 크기 및 암반 손상 패턴 등의 변화에 의한 영향을 정량적으로 분석할 수 있는 역해석 기법을 개발하였다. 역해석은 인공신경망 기법을 적용하였으며 학습데이터 확보를 위해 수치해석 모델이 개발 되고 다양한 하중 상태에 대한 거동 분석이 이루어졌다.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.255-265
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• 2007

폐광지역의 침하발생 메커니즘 및 영향범위는 현장의 지반조건, 지압분포, 채굴적의 기하학적인 조건, 상부 구조물의 하중 조건 등에 따라 달라지므로 이를 예측하기는 매우 어렵다. 또한 지질 및 지반 상태, 탄층의 발달 상태, 채굴방법 등이 채굴현장마다 다르므로 기존의 보강대책을 그대로 적용하는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 국내 폐광지역에 대한 합리적인 보강대책 수립을 위해 광역 채굴현황조사를 바탕으로 채굴적의 분포를 파악하고, 대심도 시추조사, 탄성파 토모그래피, 시추공 영상촬영 등의 상세 지반조사를 수행하여 석탄층의 분포현황과 암반이완상태를 파악하였다. 이를 토대로 지반침하이론에 의해 침하발생 유형을 예측하고 지반침하량을 산정하였다. 또한, 연구대상 지역의 침하발생 메커니즘을 분석하였으며, 기존 폐광지역 보강사례를 분석하여 각 침하원인별로 대상지역의 지반특성에 부합되는 지반 및 구조물기초에 대한 보강대책을 수립하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.227-237
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• 2005

본 연구에서는 수평 불연속면 하부에 굴착한 얄은 섬도의 2-Arch 터널의 거동을 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 토피고와 불연속면의 위치를 변화시켜가며 모형실험을 수행하였다. 모형실험은 실제 2-Arch 터널의 Pilot 터널굴착에서 본선터널불착에 이르는 시공단계가 반영된 실험순서에 따라 진행되었다. 연구결과로 부터 토피고에 따른 2-Arch 터널 주변지반의 하중전이 메커니즘의 변화와 불연속면 위치에 따른 이완영역의 분포 및 범위의 변화를 확인하였다. 또한 시공단계에 따른 중앙필러의 역학적 거동을 규명하였으며 불연속면 위치가 터널에 근접할수록 중앙필러 작용하중이 증가하는 것을 확인하였다.