• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 추계학술발표회
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• pp.67-70
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• 2001

터널 굴착에 따른 연구지역내 지하수체의 거동 특성을 파악하기 위하여 터널 굴착시 그라우팅 이전의 초기 유출량과 초기 그라우팅 이후의 구간별 유출량을 측정하였고 단열구조와 비교, 분석하였다. 초기 유출량은 120,990 m$^3$/day이며, 초기 유출이 심했던 구간은 크게 6개 구간으로 세분할 수 있다. 초기 그라우팅 후 지하수 유출이 심했던 구간 역시, 그라우팅 이전과 마찬가지로 6개 구간으로 세분할 수 있다. 그라우팅 전, 후의 유출량을 비교해 보면 그라우팅후의 유출량은 42,844m$^3$/day으로, 그라우팅 전에 비해 많이 감소되었다. 터널 굴착시 터널내로 유출되는 지하수의 대부분은 터널과 직교 혹은 사교하여 관통하고 있는 단층 및 단층 파쇄대와 연장성이 양호한 절리면들을 따라서 유동되고 있다. 터널내의 지하수 유출에 영향을 미치는 단열들은 대체로 4조의 불연속면군으로 분류 할 수 있는데, 주 분포방향은 크게 TSet 1 : N60-85$^{\circ}$W, TSet 3 : N40-50$^{\circ}$E, TSet 3 : N10-20$^{\circ}$E, TSet 4 : N70-80$^{\circ}$E이다.

• 환경정책연구
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• 제7권1호
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• pp.31-52
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• 2008

최근 도로 및 철도건설사업에서는 건설 공사시 절토 등으로 인한 자연환경의 파괴를 최소화하기 위한 친환경적인 시도가 증가하고 있는 추세이다. 그러나 여전히 대형 도로 및 철도건설사업에서 생긴 터널 굴착시 지하수 유출 영향에 대해서는 과학적 검증보다는 피상적인 경험으로 대처함으로 사회적 문제를 일으키고 있다. 따라서 본 연구에서는 도로 및 철도건설사업에서 터널 굴착으로 인한 지하수 영향을 체계적으로 정리 분석하여 터널 공사가 포함되어 있는 사업에 있어서 환경영향평가시 적절한 영향예측, 평가 및 저감방안 수립이 가능한 지침을 마련하는 데 목적을 두고 있다.

• 지질공학
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• 제11권3호
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• pp.327-337
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• 2001

터널 굴착에 따른 연구지역 지하수체의 거동 특성을 파악하기 위하여 터널 굴착시 그라우팅 이전의 초기 유출량과 초기 그라우팅 이후의 구간별 유출량을 측정하였고 단열구조와 비교, 분석하였다. 초기 유출량은 120,990m$^3$/day이며, 초기 유출이 심했던 구간은 크게 6개 구간으로 구분할 수 있다. 초기 그라우팅 이후에 지하수 유출이 심했던 구간도 그라우팅 이전과 마찬가지로 6개 구간으로 구분할 수 있다. 그라우팅 전, 후의 유출량을 비교해 보면 그라우팅 후의 유출량은 42,844m$^3$/day으로, 그라우팅 전에 비해 많이 감소되었다. 그러나 주변 지역에 있는 관측공들은 지하수위는 그라우팅 전, 후를 비교하여 큰 차이가 없었다. 터널 굴착시 터널내로 유출되는 지하수의 대부분은 터널과 직교 혹은 사교하는 단층 및 단층 파쇄대와 연장성 및 연결성이 양호한 절리면들을 따라서 유동되고 있다. 터널내의 지하수 유출에 영향을 미치는 단열들은 대체로 4조의 불연속군으로 분류 할 수 있는데, 주 분포방향은 크게 TSet 1 : N60-85$^{\circ}C$ W.25$^{\circ}$SW/80$^{\circ}$SW, TSet 2 : N40-50$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, TSet 3 : N10-20$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE, TSet 4 : N70-80$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE 이다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.81-91
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• 2004

본 연구는 마창대교 진입 터널 건설에 따른 지하수-지표수 연계 시스템에 대한 사례 분석을 그 주요 목적으로 하였다. 터널 노선의 약 300m에 이르는 구간은 본 연구지역을 흐르는 가포천의 직하부를 통과하고 있어 이에 대한 사전 영향 검토가 요구되었다. 하지만, 이와 유사한 사례는 국내외적으로 거의 존재하지 않으며, 다만 국내의 경우 터널 굴착에 따른 지하수계에 대한 영향 검토는 부분적인 조사 자료에 근거한 case modeling 연구가 수행된 사례는 빈번히 존재한다. 하지만 본 연구에서는 불확실성이 높은 자료에 근거한 모델링 연구를 지양하고, 자연적인 상태에서의 고도별 지표수 유량 변화를 관측하여 이를 통해 지하수-지표수 상호 작용을 해석하고자 하였다. 또, 이러한 해석 결과에 근거하여 터널 굴착 시 발생 가능한 문제점을 제시하고, 그에 따른 설계상의 보완점 제시를 그 주요 목적으로 하였다. 본 연구를 위해 터널 예정 노선 직상부를 흐르는 가포천에 대해 총 5개 지점에서 하천 유량 모니터링을 실시하였고, 이를 통해 하천 유량 중 지하수 기저 유출에 의한 기여 정도를 분석하였다. 분석결과 본 연구 지역에서 하천 유랑 중 평균 39%는 지하수의 기저 유출에 의한 것으로 추정되었으며, 터 널 굴착 시 최소 지하수 기저유출에 의한 하천 유출량(39%)이 감소할 개연성을 확인하였다. 이상의 연구 결과를 근거로 본 지역에서 터널 굴착에 따른 하천 유량에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 방안으로 개수로 공사에 의한 터널 인접 구간에서의 지하수-지표수 상호 작용의 차단, 터널로의 지하수 유입량의 가포천으로의 환원 등 그 영향을 최소화 할 수 있는 방안을 설계 대안으로 제시하였다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.81-99
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• 2018

터널 굴착에 의한 다량의 지하수 배출 그리고 터널 굴착 작업은 지하수 고갈과 지반침하를 유발한다. 그러므로, 수리지질학적 방법 및 모델링에 의해서 터널 굴착과 관련하여 환경 영향을 평가하고 영향 저감대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이 연구는 야외조사, 수질분석, 추적자시험 그리고 지하수 모델링을 통하여 터널 굴착에 의한 저수지와 계곡수의 고갈을 밝히기 위한 것이다. 현장 수질분석 결과, 터널내 배출 지하수의 화학성분의 농도는 계곡수의 화학성분의 농도보다 약간 더 높다. 실내 수질분석 결과, 계곡수와 배출 지하수의 수질형은 둘 다 $Ca^{2+}+HCO_3{^-}$형이다. 계곡의 주입지점과 터널 간의 1차 및 2차 추적자시험에 의하면 계곡수가 지하로 침투하여 터널로 배출되며, 전기전도도는 1차시험에서는 $70{\mu}S/cm$ 그리고 2차 시험에서는 $40{\mu}S/cm$로 나타났다. 지하수 모델링에 의하면, 터널 굴착 시 터널내로의 지하수 배출량은 $4,942m^3$/일이며, 터널 완공 후 3년이 경과하면 지하수위는 원래 상태로 회복되는 것으로 산정된다. 입자추적 모델링에 의하면, 터널에 가장 가까운 입자는 주입 후 6시간 만에 그리고 가장 먼 입자는 9시간만에 터널에 도달하는 것으로 산정되었으며, 이 결과는 야외 추적자시험 결과와 비슷하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.333-344
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• 2013

본 연구에서는 절리 암반 내 터널굴착 시 지하수 유출량 예측량이 실제 계측치와 큰 차이가 나는 이유 중 하나인 터널주변 절리암반의 투수계수의 감소 현상에 대해 논의하였다. 현재 터널 설계 시 일반적으로 사용되고 있는 지하수 유출량 산정식은 터널주변 암반이 등방, 균질하고 일정한 투수계수를 유지한다고 가정한다. 하지만, 실제로는 터널주변 절리암반의 투수계수는 터널주변 유효응력 상태에 따라 변화하며, 절리 내 지하수 흐름에 따라 다시 터널주변 유효응력 분포가 영향을 받는 수리-역학적 상호거동을 보인다. 터널굴착 직후 터널 접선방향 유효응력이 응력집중과 간극수압 감소로 인해 급증하고 그에 따라 절리의 닫힘현상이 발생하며, 결과적으로 터널인접 절리암반 링 구간에서 투수계수가 급격히 감소하게 된다. 이러한 터널인접 링 구간 내에서 상당히 큰 간극수압 감소가 발생하게 되어 터널주변 간극수압 분포는 등방 균질의 절리암반으로 가정한 산정식과 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 절리암반의 수리-역학적 상호거동의 개념을 도입하여 터널주변 간극수압 분포와 터널 내 지하수 유입량 산정방법을 제안하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.466-466
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• 2017

지하공간의 개발과 지하공간의 굴착으로 인한 지표수 및 지하수 시스템의 변화나 굴착면 주위의 지하수 유동 체계의 변화는 터널내로의 지하수 유입, 지표수 고갈을 가져온다. 또한 터널 상부의 지반에서 현지응력의 변화로 인한 지하수 유출은 지표침하, 하천수 및 계곡수 고갈을 발생시킬 수 있다. 그러나, 터널설계 시 비용 및 시간, 현장의 진입조건 등의 제약으로 상세한 지반조사의 실시가 이루어지지 않을 때가 있다. 또한, 터널 공사가 진행되는 중에는 공사기간과 공사비 때문에 별도의 지반조사를 하지 않는다. 그 대신에 터널 막장에서 실시하는 Face Mapping을 토대로 공사를 진행하며, 대규모 위험요소가 발견되지 않는 이상 별도의 비용과 시간을 투입하여 추가 지질 및 지반 조사를 실시하는 경우는 매우 드물다. 연구지역의 지질은 경상분지내 백악기 하양층군의 퇴적암류, 이를 관입/분출한 불국사화강암류 및 제3기 화산암류, 전기 에오세 연일층군에 대비되는 퇴적암류로 구성되어 있다. 이들을 피복하는 제4기 충적 퇴적층은 주로 단층곡과 동측 지괴의 선상지 및 하천을 따라 분포한다. 연구지역에는 폭 100 m 이상의 대규모 단층대가 발달하였으며 제4기 단층운동으로 인한 단층파쇄대가 존재한다. 퇴적암 분포지역에서는 반복층서가 관찰되며 소규모 단층, 단열, 변형띠 등이 연속적으로 발달해 있다. 본 연구에서는 터널공사에 의한 지하수 변화를 확인하기 위하여 현장추적자 시험과 수질분석 및 지하수 모델링을 실시하였다. 현장 수질 분석에 의한 지표수와 지하수 간의 수질의 차이를 보면, 알칼리도를 제외한 대부분의 수질 항목이 서로 유사성을 보인다. 전기전도도(EC), TDS, 알칼리도의 경우 지표수의 수원지에서 터널 내부로 유입이 일어나고 있다. 이는 터널 공사의 영향으로 판단되며, 현장에서 실시한 추적자 시험에서는 추적자의 이동 시간이 매우 빨라 지표 수원지로부터 지표수가 터널내부로 빠른 속도(10시간 이내)로 유입된다고 판단된다. 지하수 모델링 결과, 정상류 상태에서는 지하수가 북동쪽의 높은 고도에서 서남쪽의 낮은 고도로 흐르는 것으로 확인되며, 가뭄시에도 지하수 함양으로 지하수가 고갈되지는 않는 것으로 나타났다. 부정류 상태 모델링 결과, 일일 평균 $32.49m^3$의 지하수가 터널 내부로 유입되는 것으로 산정되었다. 이 양은 터널 내부뿐만 아니라 터널 공사 현장 주위로도 지하수 유출이 일어나고 있음을 지시한다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.19-27
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• 2017

최근 도심지에서 상하수도 등의 지중매설관 노후 및 접합 불량에 따른 누수에 의해 일어나거나, 터널굴착 및 지하구조물 시공 시 부실시공 또는 관리 부실로 인한 지하수의 유입으로 지중공동이 발생하고 이로 인하여 지반침하가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 포화-불포화 다공성 매질에 대한 지하수 변동을 예측할 수 있는 수치모델(SEEFLOW3D)을 개발하였으며 개착식 및 비개착식 굴착 시나리오를 구성하여 지반굴착에 따른 영향을 모사하였다. 또한, 개발모델의 검증을 위해 범용수치해석 프로그램(Visual MODFLOW)과 비교 분석을 수행하였다. 그 결과 평균 오차는 -3.95~5.72%이며 정규화 된 RMSE는 0.56~4.62%로 나타났다. 향후 본 연구의 개발모델은 지반굴착 공사 시 지하수 유출량을 예측하고 이에 따른 차수벽의 최적 설계 등을 위한 해석툴로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 문화기술의 융합
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• 제6권3호
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• pp.393-399
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• 2020

본 연구에서는 터널 굴진 시 조우한 석회공동의 지하수 유출에 따른 지반침하 거동을 수치해석을 바탕으로 정량화하고 영향정도를 분석하였다. 현장에서 조사된 지하수위 및 지표면 침하량 등을 토대로 수치해석 기법을 적용하여 지질취약대 터널통과에 따른 지반침하거동의 특성을 분석하였다. 지하수 침투-응력연계해석결과, 수치해석결과는 실제 지반침하거동을 잘 반영하는 것으로 분석되었다. 연구결과, 지질취약대인 석회암 공동구간의 터널 굴착에 따른 지반 침하는 급격한 지하수위 하강이 주요 원인인 것으로 분석되었다. 수치해석결과, 지하수위 강하에 의한 토사층 체적감소로 인해 지하수 유출된 이후의 장기적인 아스팔트 지표면 장기 누적침하량은 76~118mm인 것으로 분석되었으며 침하량은 토사층 깊이가 깊을수록 증가하는 양상을 나타냈다.

• 지질공학
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• 제20권4호
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• pp.449-459
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• 2010

수치모델링은 지하굴착 지역의 지하수 유입량과 주변 지역의 지하수위 변회를 평가하기 위해서 수행하게 된다. 본 연구에서는 경기편마암복합체로 이루어진 경기도 용인시 기흥터널 지역의 터널 건설에 따른 지하수위 변동과 터널내 지하수 유출량을 평가하였다. 이를 위하여 수리지질학적 및 지질학적 자료와 전기비저항 탐사 자료를 이용하였으며, 특히 기흥터널의 남부에 위치하는 주향이동단층이 터널 내 지하수 유입량에 미치는 영향을 고려하였다. 부정류 수치 모델링 결과 그라우팅 효율이 40%일 때, 지하수 유출량은 약 $306\;m^3$/day로 평가되었으며, 이때 관측된 지하수위 변동폭(6.30 m)과 계 된 지하수위 변동폭(6.20 m)은 서로 비슷하였다.