• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.332-343
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• 2010

본 연구는 시공성, 효율성, 경제성, 안정성, 환경성 측면에서 기존 록 볼트보다 지보재 특성이 우수한 스파이럴 볼트의 적용 확대 활성화 방안으로 대체 지보재로서 스파이럴 볼트의 지보효과를 평가하는데 있다. 본 연구를 위하여 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 기존 록 볼트와 스파이럴 볼트에 대한 역학적 특성을 비교하였으며, 실내인발시험을 수행하여 지보재의 변위, 인발하중, 구속압 등 지보재의 성질을 살펴보았다. 또한 현장 원위치 인발시험을 실시한 결과를 실내인발시험과 비교하여 기존 록 볼트와 스파이럴 볼트의 지보특성 차이점을 평가하였다. 이상의 실내 및 현장시험에서 얻어진 결과를 FLAC3D를 이용한 수치해석 결과와 비교하여 두 지보재의 지보효과 차이를 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.459-470
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• 2014

최근 터널의 건설심도는 점차 깊어지고 길이 및 단면은 증가하는 추세를 보이고 있다. 따라서 굴착 직후 주변 지반의 지압에 대해 보다 높은 지보효과를 발휘하고 지표침하 억제효과가 있는 조기고강도 숏크리트에 대한 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 3차원 수치해석을 통해 조기고강도 숏크리트의 지보성능을 분석하여 실제 현장에서의 적용가능성을 높이고자 일반 숏크리트와 같은 지보효과를 발휘하는 조기고강도 숏크리트 라이닝의 두께를 추정하기 위해서 조기고강도 숏크리트 라이닝의 두께를 5단계로 변경하며 해석을 수행하여 지보성능을 분석하였다. 또한 숏크리트가 경화될 때까지 지반을 지지하기 위하여 설치하는 강지보재를 조기에 강도발휘가 가능한 조기고강도 숏크리트로 대체할 수 있는 가능성을 판단하였다. 수치해석 결과, 조기고강도 숏크리트는 지반조건이 불리할수록 지반변위 억제 효과가 증대되며 강지보재의 숏크리트 경화 전 지보효과를 보완할 수 있을 것으로 판단하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.31-40
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• 2006

최근 부각되고 있는 환경친화적인 설계의 결과로서 터널 입출구의 구조물이 연약한 지반(붕적층) 에 불가피하게 건설 되곤 한다. 그런 터널 공사의 경우, 주변 지반뿐만 아니라 라이닝 지보재의 충분한 지지력을 확보해야 한다. 이와 관련하여, 높은 강성을 갖는 H형 강지보재가 라이닝을 지지하기 위해 흔히 사용되었다. 그러나 수치해석에 의한 구조적인 안정성을 평가하는데 있어서 그 효과는 무시되는 젓이 관례였다. 본 연구에서는 붕적층에 적용된 터널에 대하여 강지보재로 사용된 H형강을 수치해석 모델에서 강성 적용을 0%, 50%, 75%, 100%로 반영하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 각 강성 적용율에 따른 숏크리트 용력 감소효과를 비교 검토하였다. 수치해석으로부터 얻어진 데이터는 현장계측결과와 비교하였다, 연구 결과로부터 강지보재의 숏크리트에 대한 효과가 검증되었고 적절한 강성률은 50~75%의 범위 내에서 적절한 것으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제3권3호
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• pp.215-230
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• 1993

암반은 지질학적 속성에 따라 다양한 형태의 구조적 특징을 나타내며, 특히 암반 내부에 발달되어 있는 절리계의 공간적, 역학적 특성은 외부응력 변화에 대한 전체 암반의 거동 및 파괴 강도 등에 중대한 영향을 끼치고 있다. 본 연구에서는 절리가 발달되어 있는 암반의 점소성 거동(viscoplastic behavior)을 연속체적 개념으로 분석할 수 있는 능력을 또한 암반구조물 보강에 일반적으로 사용되는 록볼트의 점소성 거동을 분석할 수 있는 능력을 추가시켜, 록볼트 지보효과가 고려된 절리암반의 점소성 거동에 대한 수치해석 모델을 완성하였다. 절리암반 및 록볼트의 점소성 거동에 대한 연속체 모델의 정확도 및 신뢰도는 예제적 모델분석을 수행하여 입증하였다. 실제적 암반구조물 거동분석에 대한 활용성을 고찰하기 위하여 현재 굴착이 진행되고 있는 지하 원유비축공동의 시간적 거동을 분석하여 현장 계측결과와 비교하였으며, 록볼트 설치비율에 따른 지보효과를 산출하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.189-198
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• 2003

터널의 대단면화에 따라 각 암반 지보의 역할과 그 보강효과를 확인하고 보다 합리적인 지보구조로의 변화가 요구되고 있다. 특히, 굴착직후 숏크리트에 의한 지보효과가 효과적이지 못한 터널에서는 지보 매커니즘에 대한 추가적인 검토가 필요하다. 강도가 발생하지 않는 터널이 가장 불안한 상태에 있을 때의 지보구조는 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 약재령 (若材令)시 록볼트에 의한 보강효과를 볼트 그라우트재의 경화를 고려하여 모의암반에 의한 실험 및 수치해석을 실시하여 시간의존에 따른 그라우트재의 압축강도와 재령, 부착강도와 재령, 부착강성과 재령과의 관계를 명확하게 하는 것으로 굴착직후의 록볼트의 암반보강 효과를 검토하고, 약재령시 록볼트의 모델화 및 물리정수를 산정하였다. 또 그라우트재의 효과를 가지지 않고도 해결되는 수압팽창형 프리쿠션볼트에 의한 굴착직후의 암반보강효과에 대해서도 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.269-282
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• 2008

일반적으로 터널설계와 관련된 수치해석에서 강지보의 효과가 고려되지 않고 있다. 최근 연약한 지반에 위치하는 얕은 터널 건설의 증가에 따라 터널의 안정성 해석에 강지보가 굴착으로 재 분포된 하중의 일부를 부담한다는 개념 하에 숏크리트와 함께 강지보의 효과를 적용한 사례가 늘고 있다. 이와 같은 해석에서 강지보는 여러 방법으로 고려될 수 있다. 본 논문에서는 숏크리트와 강지보의 발생응력을 알아보기 위하여 FLAC 2D를 이용하여 (1) 강지보를 고려하지 않는 일반적인 방법, (2) 숏크리트의 모멘트를 고려하지 않는 등가합성단면법, (3) 숏크리트와 강지보의 압축력과 휨모멘트를 모두 고려하는 등가합성단면법, 그리고 (4) 각각의 빔 요소로서 모델링하는 방법을 포함하는 4가지 방법에 대해 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 강지보의 지보효과를 고려한 경우가 그렇지 않은 방법에 비해 현실적이며 경제적인 설계에 접근할 수 있는 것으로 나타났다. 강지보를 고려하는 3가지 해석방법은 지반 조건에 따라 조금씩 다른 경향을 나타내므로 설계조건 및 상황에 맞는 적절한 사용이 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.543-561
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• 2020

본 논문은 터널 강지보 지지구조의 효과에 대한 연구 결과이다. 터널 굴착에 있어 상·하 반단면 굴착 공법은 상반굴착 후 지반이 불량한 경우, 강지보재의 지지력 부족으로 강지보재의 침하가 발생한다. 상반 굴착부에 설치된 강지보재 기초부가 하반을 굴착함에 따라 자체 하중, 측압 등 여러 영향으로 강지보재의 침하가 발생된다. 이로 인하여 터널 내공유지 곤란 및 안전성에 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 강지보재 지지구조체를 개발하였다. 이를 검증하기 위해 Terzaghi 이론식을 이용한 하중 및 하반 굴착으로 발생하는 ΔP를 구해 수치해석을 통한 구조검토 및 검증, 숏크리트 및 강지보재의 재료상사를 통한 축소모형 실험으로 지지구조체 유·무에 따른 거동특성을 분석하였다. 그 결과, 풍화토~연암 각 지반의 경우 토피고 10~40 m 구간에 대해 20.100~198.423 kN의 지지구조가 필요한 것으로 나타났다. 또한 축소모형 실험 결과 강지보재 지지구조체 설치 시 강지보재의 침하는 미설치시의 50% 수준으로 나타났다. 본 연구를 통하여 강지보재 지지구조체의 설치로 시공 시 발생하는 불확실성 및 여러 문제점을 보완할 수 있을 것으로 보여진다. 또한 강지보재 지지구조체 설치로 안정성, 경제성 및 공기 단축등과 같은 여러 효과로 적용성 또한 클 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.130-143
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• 2012

케이블볼트는 장공의 볼트가 필요한 경우나 대용량의 보조지보재로 사용되어졌으나, 지보능력의 상승과 다루기가 용이하다는 점에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 다양한 연구로부터 얻어진 실험결과에 근거하여 길이와 고정조건을 변화시켜가며 케이블볼트의 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 지보효과는 변위와 숏크리트 응력을 바탕으로 평가하였다. 케이블볼트에 긴장을 가하지 않고 그라우팅만 하였을 때에는 록볼트에 비해 지보효과가 떨어졌다. 그러나 긴장이 가해졌을 경우의 지보능력은 록볼트를 대신하기에 충분하였다. 케이블볼트의 긴장 후에 즉시 그라우팅을 시행하면 지보능력이 오히려 감소되지만 굴착면의 영향을 벗어난 후에 그라우팅을 수행하면 지보능력도 감소되지 않고 장기적인 안정성도 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. 주 지보재로서 케이블볼트를 현장에 적용하기 위해서는 보다 다양한 조건에서의 실험실 시험과 현장 시험 등을 포함한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제9권3호
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• pp.204-213
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• 1999

터널 굴착 방법 중 NATM에서는 숏크리트, 록볼트, 강지보재 등이 주요 지보재로 사용되고 있다. 강지보재 중에서 격자지보(Lattice Girder)라 불리는새로운 지보재가유럽에서 개발되어 기존의 H형강 지보재를 대체하여 사용되고 있다. 격자지보는 강봉을 삼각형태로 용접하여 만든 것으로 가벼워 시공이 빠르고, 또한 숏크리트와의 결합특성이 좋아 앞으로 NATM 터널에 널리 사용될 전망이다. 본 연구에서는 국내 터널에 있어서 격자지보의 현장 적용성을 평가하기 위하여 대단면 고속철도 터널에서 현장시험시공을 실시하였으며, 기존의 H형강 지보재와 비교분석 하였다. 현장시험 결과 격자지보는 터널굴착 후의 지반하중을 충분히 지지할 수 있으며 지반변위를 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.55-77
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• 2012

현대식 Rock TBM공법은 TBM에 의한 굴착과 지반 타입에 따른 능동적인 지보가 어우러진 공법으로 세그먼트를 사용하지 않고 숏크리트, 링빔, 록볼트, 와이어매쉬 등의 지보재에 의해 터널을 지보한다. 현대식 Rock TBM에서 사용되는 링빔은 H-형강을 사용하여 NATM의 강지보재와 유사하나 원형으로 완전히 폐합되어 설치됨에 따라 강지보재보다 더 효과적이다. 따라서 현대식 Rock TBM에서 링빔은 터널의 안정성 향상에 기여하는 바가 크며, 본 연구에서 소개하는 가압형 링빔(pressurized ring beam)은 그 효과를 더욱 향상 시킬 수 있다. 가압형 링빔의 효과를 검증하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였으며 그 결과 최소주응력 증가, 과대변위를 발생시키는 소성변형률의 감소, 링빔 설치 후 발생하는 변위인 상대변위감소 그리고 링빔 간격 증가 효과를 확인하였다.