• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.19-37
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• 2024

록볼트는 NATM터널의 주 지보재로서 터널공사 현장에 널리 이용되고 있다. 국내 터널 현장에서는 전면접착형 록볼트가 가장 많이 사용되고 있다. 전면접착형 록볼트는 그라우트에 의해 볼트체와 지반 간 상대적인 거동을 구현한다. 그러나 터널 수치해석 시 전면접착형 록볼트는 이러한 거동 특성이 반영되지 못한 방법으로 모델링되는 경우가 많다. 이러한 경우, 지보재의 부재력을 과소 혹은 과대 평가하는 요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 전면접착형 록볼트의 합리적인 모델링 방법에 대한 연구를 수행하였다. 문헌 연구 결과, 전면접착형 록볼트는 Cable요소와 Truss요소로 모델링되는 것으로 분석되었다. Cable요소의 그라우트 물성치가 록볼트 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해, 그라우트 물성치를 록볼트 인발시험 데이터를 통해 산정하여 적용한 모델과 록볼트와 지반 간 완전 접착을 가정하기 위해 임의로 크게 적용한 모델의 록볼트 거동을 비교하였다. 동일한 터널 조건에서 전면접착형 록볼트를 Truss요소와 Cable요소로 각각 다르게 모델링하여 수치해석을 수행하였고, 이에 따른 터널 거동을 분석하였다. 연구 결과, 록볼트와 지반 간 경계면 효과, 즉, 그라우트를 고려할 수 있는 요소로 전면접착형 록볼트를 모델링하는 것이 바람직한 것으로 검토되었다. 실제 전면접착형 록볼트의 거동을 모사하기 위해 인발시험 데이터를 활용하는 방법은 유효한 방법으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.37-50
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• 2021

최근 도심지구간에서 지하공간을 활용한 도시 기반시설 구축으로 인하여 시설물 상호 간의 인접한 근접 시공이 많이 이루어지고 있으며, 근접시공으로 인한 기존 시설물의 안정성과 관련된 민원이 상당한 이슈가 되고 있다. 본 연구에서는 대심도 도심지 구간에 신설되는 도시철도 터널의 근접시공으로 인한 기존 지하철의 터널구조물의 거동특성을 파악하기 위해 동북도시철도 터널이 계획된 노선 상부의 지하철 6호선 터널구조물을 대상으로 연구를 수행하였다. 기존 지하철 터널구조물의 안전영역 평가 및 굴착방법에 대한 개략적인 검토와 수치해석을 통한 상세검토를 수행하였으며, 건물 손상도 평가, 궤도틀림 및 구조물 안정성 검토결과 근접시공에 따른 지하철 터널 구조물 및 주변 건물의 안정성은 확보되는 것으로 평가되었다. 본 연구는 대심도 도심지 터널 건설에 따른 기존 터널 구조물 및 주변 건물의 안정성에 미치는 영향을 평가할 수 있는 실용적인 참고 자료뿐만 아니라 터널 지하안전영향평가에 대한 실무 적용사례로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.87-92
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• 2005

본 연구에서는 도로터널 화재에 따른 열 전달 및 연기거동의 특성과 피난시뮬레이션에 대하여 수치적 연구를 수행하였다. 화재발생부분의 발열량은 30MW이며, 수치해석에 사용된 난류모델은 표준 $\kappa-\varepsilon$ 모델을 사용하였다. 도로터널에서 열기류 및 연기의 이동경로 형태를 예측하여 방재 및 피난 시스템을 구축하는데, 도로터널 설계 시에 유용한 자료로 이용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.51-59
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• 2002

이 논문에서는 터널막장 주변지반의 3차원적 지반거동을 고려한 인접건물의 손상위험도 평가시스템 개발에 관한 내용을 다루었다 이 시스템은 크게 건물 및 지반정보 모듈, 계측데이터 모듈, 침하평가모듈 및 건물 손상평가모듈로 구성되어 있다. 지반 침하평가 및 건물 손상평가 모듈은 이 시스템의 핵심 모듈로서 Attewell 등(1982)이 제안한 침하평가 모형을 토대로 터널시공으로 인한 침하량 및 범위를 정량적으로 평가한 후, 터널노선에 인접한 건물의 손상위험도를 Mair 등(1996)이 제시한 건물손상 평가방법을 근거로 평가한다. 터널굴착으로 인한 지반거동 평가에서 가장 큰 영향인자인 지반손실률($V_{s}$)또는 최대침하량($w_{max}$)및 변곡점(i)의 위치는 계측자료, 수치 해석 결과 그리고 각종 경험식을 사용하여 자동적으로 계산되도록 구축하였다. 한편, 건물 손상평가는 터널막장의 위치를 변화시키며 임의 구간의 인접건물에 대한 손상위험도 평가가 수행될 수 있는 기능을 부여하였다. 개발된 시스템 검증은 Boscardin과 Cording(1989)이 워싱턴 DC의 매트로 터널에 인접한 2층 조적식 건물의 계측사례를 적용하여 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.323-336
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• 2003

최근 얕은 심도를 가지는 연약한 지반에서의 터널 굴착이 요구됨에 따라 터널보강공법의 변화가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 불량한 지반을 대상으로 한 도심지 터널에서 일반적으로 무시되는 전방 코어의 변형을 제어할 수 있는 막장 수펑보강의 효율성을 평가함으로서 터널의 안정성 향상 방안을 제시하고자 한다. 즉, 막장전방의 체계적인 사전보강으로 막장자체의 안정성을 향상시키며, 부수적으로 최종 천단변위 및 지표침하와 같은 지반거동을 억제할 수 있다. 막장의 수평보강 방법을 적용한 3차원 수치해석을 이용하여 지반조건 및 보강 조건에 따른 터널 거동 변화를 산정할 수 있었다. 결과적으로, 막장 수평보강후 막장 압출변위는 크게 줄어들며, 막장전방에 대한 보강공법과 병행할 경우 그 효과가 증가되었다. 특히, 불량한 지반일 수록 막장보강에 의한 지반거동 억제효과가 크게 나타나게 된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.105-116
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• 2010

지표면 침하량, 지반거동 그리고 터널변위에 대한 평가는 미고결 저토피 도심지터널의 설계에서 주요한 인자가 된다. 이와 같은 터널에서 굴착에 따른 변형 해석은 터널 측벽부에서 지표부까지 발달하는 전단대의 변형특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 소성항복이 시작된 후 최대 전단변형률증분과 함께 전단 탄성계수과 강도 정수의 저하를 고려할 수 있는 비선형 모델방법을 통하여 터널 변형거동에 끼치는 주요 설계인자의 효과에 대해 수치해석적 매개변수를 통해 분석하였다. 수치해석적 매개변수에 있어서 강도정수의 감소와 전단변형률의 증분, 초기지중응력, 점착력 그리고 숏크리트의 두께를 고려하여 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.33-46
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• 2004

본 논문에서는 지하수가 터널굴착에 미치는 영향을 고찰하였다. 먼저 지하수위 아래에서의 터널시공시 발생하는 기본 메카니즘을 알아보았으며 가상의 시공조건에 대해 유한요소해석 기반의 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하고 그 결과를 토대로 라이닝 작용하중 및 유발응력, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 한편, 다양한 라이닝 투수성 및 그라우팅 패턴에 대한 해석을 수행하고 전반적인 터널 및 주변지반의 거동을 분석하였다. 해석 결과 터널굴착과 지하수의 상호작용은 라이닝 응력과 지반거동을 증가시키며 이러한 지하수가 터널굴착에 미치는 영향은 연계해석을 통해서 만이 이해가 가능하며 전응력해석을 수행할 경우 지하수의 영향을 과소평가할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 본 해석에서 얻어지는 결과를 실무적 측면에서 다각도로 고찰하였다.

• 지반과기술
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• 제7권2호
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• pp.4-13
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• 2010

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.287-301
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• 2009

최근 고성토 및 장지간 개착식 터널구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 리브 보강형 프리캐스트 아치 세그멘트를 이용한 개착식 터널공법이 연구 개발되어 시공되고 있다. 이러한 개착식 터널 구조물은 비개착식 터널 구조물에 비해 토피고가 상대적으로 작기 때문에 지진등에 의한 뒤채움 지반의 동적 거동에 의한 피해가 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 리브 보강형 프리캐스트 아치 개착 터널에 대한 내진 해석을 수행하여 지진동에 대한 리브 보강의 효과와 개착 터널의 동적 거동 특성을 분석하고자 하였다. FLAC2D를 이용하여 2차로 규모의 일반 현장타설 복개 아치 터널, 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널에 대한 동적 내진해석을 수행하였다. 또한 토피고, 굴착사면, 성토사면 조건에 따른 동적 거동특성을 비교 분석하였다. 리브 보강으로 인한 터널 구조물의 강성증가는 지표면으로 전달되는 지진동의 증폭현상을 감소시키는 것으로 평가된다. 합리적인 동적 내진해석을 통해 리브 보강형 프리캐스트 아치 복개 터널이 일반 현장 타설식 복개 터널보다 동적 하중에 대하여 보다 효과적임을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.43-50
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• 2009

터널 굴착 중 지반에 존재하는 연약대의 방향 특성에 따른 거동 및 응력 분포 특성을 3차원 수치해석을 이용하여 정량적으로 평가하였다. 수치모델에서 연약대의 방향은 RMR의 취약 불연속면에 대한 보정인자를 기준으로 설정되었으며, 위치는 각 방향 조건에 대하여 연약대가 천단부 상부 1D, 천단부, 막장 중앙부를 지나는 경우로 설정되었다. 지반정수는 현장 계측변위를 기반으로 하는 역해석을 통해 산정하였다. 최종적으로 터널 천단부에서 발생하는 변위의 크기를 기반으로 연약대 방향 및 위치 조건에 따른 영향도를 평가하여 5등급으로 분류하였다.