• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.278-290
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• 2000

불연속면이 발달한 암반 내에서 터널을 굴착하는 경우 불연속면을 고려한 터널의 역학적 안정성을 검토하는 것이 중요하다. 불연속 암반 내에 터널을 굴착하게 되면 대부분의 거동은 불연속면에서 발생하게 된다. 이는 암반블록보다 암반 내 불연속면의 강성이 현저하게 작기 때문이다. 불연속면을 고려한 터널의 안정성 해석은 암반을 연속체로 가정할 때 필요한 입력변수 외에 여러 종류의 입력변수가 추가로 필요하다.(중략)

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제2권1호
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• pp.130-138
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• 2000

본 연구에서는 수평보강재로 보강된 터널 막장의 거동에 관한 매개변수 연구결과를 다루었다. 매개변수 연구에서는 막장주변의 3차원 응력-변형율 거동을 보다 효율적으로 모델링하기 위해 3차원 유한요소해석 모형을 적용하였으며 보강패턴에 따른 막장의 거동을 고찰하기 위해 다양한 경계조건에 대한 해석을 수행하였다. 해석결과를 토대로 막장의 응력해방-변위거동의 관계를 고찰하였으며, 보강패턴과 막장 변위의 정성${\cdot}$정량적인 관계를 제시함과 아울러서 향후 수행될 반경험적 설계/해석법의 개발을 위한 데이터베이스를 구축하였다. 한편, 해석결과 보강재 타설수 및 길이 등 각 보강설계 인자에 대한 임계치가 존재하는 것으로 나타났으며 따라서 보다 안전하고 경제적인 설계를 위해서는 이를 고려하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.21-26
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• 2001

터널발파의 효율성을 높이기 위하여 지금까지 많은 연구가 이루어져 왔다. 그러나 막상 터널발파 설계에 적용할 가장 기본이 되는 단위체적당 폭약량을 정량적으로 산정하기에는 아직 입력변수 선정이 모호하여 어려운 실정이다. 이와 같은 근본적인 문제점을 해결하기 위해 17개소의 도로터널 현장에서 암종 및 굴착패턴별 사용된 폭약량을 조사 분석하여 암종과 암반등급을 감안한 관계식을 도출하였다. 이 관계식으로 가정보다는 현장 실용성을 내포한 정량적인 터널발파 설계가 이루어 질 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.59-70
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• 2008

도심지 터널의 설계, 시공 그리고 유지관리에 있어서 지반 변위 억제와 변형거동 예측은 중요하다. 국내 외 연구자들은 다양한 수치해석적인 기법과 현장 계측 결과를 이용하여 터널 시공과 관련된 변형거동 예측을 시도하였다. 하지만, 설계물성치의 산정과 지반 모델링 그리고 수치해석기법과 관련된 사용상의 어려움에 의해 아직까지 만족스러운 결과를 얻지는 못하였다. 본 논문은 수치해석적인 기법과 인공신경망을 이용하여 도심지 NATM 터널의 설계 물성치 산정과 변형거동 예측에 관한 방법을 제안하였다. 인공신경망 모델 개발을 위한 학습과 테스트과정은 데이터베이스된 수치해석결과를 이용하였다. 개발된 인공신경망 모델은 입력변수인 지반변위와 결과변수인 설계 물성치 간의 상호관계를 적절히 인식할 수 있다. 수치해석은 지반의 연화거동을 모사할 수 있는 변형률 연화모델을 적용하였다. 사례분석에 있어서 굴착 초기단계의 계측 값을 개발된 인공신경망 모델에 입력하여 설계 물성치를 계산하였으며, 수정된 설계 물성치는 수치해석을 통하여 다음 굴착단계에서의 터널 주변의 지반 변형거동을 예측하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 토대로 시공조건이 엄밀한 도심지 터널의 설계물성치의 정량적인 평가 및 변형거동 예측이 계측이 입수된 초기 굴착단계에서 가능할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.275-286
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• 2007

지하암반에서 지하구조물을 구축하는 경우, 지하구조물의 안정성 확보를 위한 굴착, 지보 및 대책공법은 현지 암반응력의 크기 및 방향에 큰 영향을 받게 된다. 따라서 터널과 같은 지하구조물의 설계와 안정성 해석에 있어서 현지 암반응력의 분포특성을 고려하는 것은 대단히 중요한 문제라고 할 수 있다. 본 연구에서는 암반응력을 고려한 터널설계 사례를 통하여 합리적이고, 안정적인 지하구조물 설계 방안에 대하여 고찰하고자 하였다 이를 위하여 Q-System에 의한 암반분류시 입력변수인 응력저감계수(SRF) 평가과정 및 표준지보패턴 설계 사례에 대하여 검토하였다. 또한 터널안정성 해석시 측압계수 크기 및 주응력 방향을 변수로 한 수치해석을 수행하여 터널 안정성 해석시 개선사항에 대하여 제안하였다.

• 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.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2002년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.55-64
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• 2002

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.373-380
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• 2004

본 연구에서는 도로터널 환기시설 설계기준에 의한 소요환기량 산정 시 오염물질의 기준배출량을 환경부 고시기준에 대해 산정하여 차종별, 속도별로 산정된 기준배출량을 모델터널에 적용하여 시뮬레이션 한 결과 기존의 배출량 기준 적용에 대해 소요환기량은 약 49%로 감소되었다. 또한 터널 내 유동손실로서 작용하는 변수 중 터널마찰계수와 입구저항계수 및 등가저항면적을 통계적 분석기법을 이용하여 이들 계수 중 터널의 환기량 산정에 가장 민감하게 영향을 미치는 인자가 마찰계수이며 시뮬레이션을 통해 실제 적용 가능한 계수 범위가 0.018에서 0.021의 값으로 보정될 수 있을 것으로 예상된다. 검증사례로서 4개소의 터널에 적용하였을 때, 최대 약 19.2%의 소요환기량 감소가 예상되며 이에 대해 기존의 설계운용 중인 Jet Fan 설치 대수의 산정에 있어 감소될 수 있으며, 약 연간 운용비용의 저감에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.97-108
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• 2005

본 논문에서는 터널굴착과 지히수의 상호작용이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 이를 위해 먼저 터널 굴착으로 인해 지하수유동이 발생하는 구간에서의 설계주안점을 고찰하였으며 서울지역의 지하철 건설시 접하는 일반적인 지반조건에 시공되는 가상의 터널조건에 대해 응력-간극수압 연계해석을 이용한 매개변수 연구를 수행하였다. 매개변수 연구 결과를 토대로 지하수 유동에 따른 막장거통 및 지표변위 특성을 고찰하였으며 터널-지히수 상호작용 관점에서 지반/라이닝 투수성에 따른 솟크리트 라이닝 응력 발생 경향을 고찰하였다. 검토결과 터널-지히수 상호작용은 지표침하량 및 변위를 증가시키며 솟크리트 라이닝 축력을 증가시키는 것으로 나타났다. 아울러 솟크리트 축력은 지반과 솟크리트 라이닝의 상대적 투수성에 좌우되는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 종합하여 설계시 고려하여야 할 주안점을 제시하였다.