• 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.

• 터널과지하공간
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• 제17권6호
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• pp.453-463
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• 2007

Terzaghi터널토압 이론은 shield 및 도심 NATM터널의 설계토압으로 현재까지도 사용되고 있다. 본 논문에서 지반의 변형거동과 한계상태를 가정한 Terzaghi 토압과의 상호 관계에 관한 조사를 위해 Terzaghi 터널토압이론, 2차원 실내 터널 모형 실험과 변형률 연화모델을 기본으로한 비선형 수치해석을 실시하였다. 굴착에 따른 터널 토압와 지반 변형거동의 폭넓은 이해와 그들의 상호작용에 대한 효율적인 활용은 경제적인 터널 지보설계와 안정한 시공을 이끌 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.227-239
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• 2003

복개 터널구조물은 친환경적 건설을 위하여 성토체는 일정 구배를 갖는 경사시공을 하게되고, 이로 인하여 복개 터널구조물에는 편토압이 작용하게 된다. 현재 복개 터널구조물의 설계를 위하여 일반적으로 적용되고 있는 구조공학적 해석시 연직토압은 콘크리트 라이닝 상부 성토체를 상재하중으로 고려하여 산정하고, 좌 우측에 작용하는 횡방향 토압은 정지토압 분포를 적용하고 있다. 그러나 이러한 토압분포는 콘크리트 라이닝 좌 우측 측벽부 외측에서 성토체의 경사시공에 의한 편토압의 영향을 고려할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 성토사면에 의한 편토압을 고려한 합리적인 복개 터널구조물 해석 및 설계를 위한 기본연구로써, 지반공학적 모델링 기법을 이용하여 성토사면에 의한 편토압 고려 방안을 제안하였으며, 구조공학적 해석기법을 통하여 제안된 편토압 고려방안의 적용성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.753-764
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• 2020

본 연구는 금속의 소성 가공 시 변형을 해석하기 위한 금속소성학의 개념, 지반공학 관점인 Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론, Mohr-Coulomb 항복조건을 이용한 미끄러짐선장이론의 세가지 방법을 이용하여 각 방법에 따른 터널의 소성영역 및 내부 토압을 산정하였다. 세가지 방법 모두 등방성 재료의 평면변형율조건 해석의 이차원 수학적 해석 모델이다. 금속소성학의 이론을 사용할 경우, 터널에 내부압력이 작용하는 것으로 가정하여 지반의 소성영역 및 지반 내부토압을 구한 결과이므로, 중력만 작용하는 실제 터널 현장과는 맞지 않는 다른 결과가 도출되었다. 미끄러짐선장 이론을 통해 소성영역 형성범위 및 토압을 분석한 결과, 대수나선형태로 파괴면이 형성되는 것으로 나타났고 이는 선행연구와 비교를 통해 실제와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 터널 굴착 등으로 인해 발생하는 지반의 체적 변화를 고려한 토압 산정식을 수학적으로 검토하고 이를 Terzaghi's 토압과 비교하였다. 지반의 체적 팽창으로 인해 발생하는 다일러턴시 효과로 인한 강도 증진을 고려하였으며, Terzaghi's 토압의 문제점을 분석하고 토피고와 내부마찰각을 변수로 이론적 방법을 통한 토압을 각각 비교·검토하였다. Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론의 경우, 소성영역 범위를 임의로 가정하였으므로, 두 이론 모두 터널의 소성영역을 해석할 수 없다. 이론적 방법을 통한 토압 산정 결과, Terzaghi's 토압의 경우 팽창성을 고려한 토압에 비해 토압이 과도하게 크게 산정되었으며 이는 지반의 체적변화로 인한 다일러턴시 효과를 무시하고, 이완영역을 과도하게 가정하였기 때문이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.23-30
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• 2011

본 연구에서는 터널의 상부에 작용하는 토압을 평가하는데 있어서 기존의 Terzaghi 공식이 가지는 문제점을 해결하기 위해 흙의 팽창성(Dilatancy)을 고려하여 Terzaghi 공식을 수정하였다. Terzaghi 공식과 수정식에 대한 수학적 해석결과, 터널의 토압은 수정식이 Terzaghi 공식에 비해 작게 나타났으며 토피고가 커질수록 그 차이는 증가하였다. 터널모형실험 결과와 비교해 본 결과, Terzaghi 공식에 의해 계산된 상부토압은 굴착 전 토압의 약 70%이며, 수정식에 의하면 약 60% 정도로 나타났고, 터널모형실험에 의해 측정된 토압은 약 40% 정도 임을 볼 수 있었다. 또한 유한요소해석을 이용하여 Terzaghi 공식과 수정식에 의해 산정된 터널 상부토압과 전단변형률을 비교해본 결과 수학적 해석결과와 동일하게 수정식이 Terzaghi 공식보다 작게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.113-128
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• 2004

본 연구에서는 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압에 영향을 미치는 주요 영향인자들을 평가하기 위하여, 지반정수 및 굴착과 관련된 영향인자들에 대하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 근거한 정량적 민감도 분석을 수행하였으며, 민감도 분석을 토대로 최대 영향인자 변화에 따른 토압의 변화에 대한 수치해석적 검토를 수행하였다. 민감도분석에 사용되는 출력결과들은 유한요소해석에서 얻어진 터널 위치별 연직 및 수평토압을 대상으로 하였다. 민감도 분석결과, 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 수평 및 연직토압은 작용위치에 따라 동일한 영향인자에 대한 민감도가 상이한 것으로 나타났으며, 또한 최대 영향인자인 토피고 및 굴착사면 변화에 따라 아치형 복개 터널구조물에 작용하는 토압분포 및 크기가 변화하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.125-137
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• 2003

본 연구에서는 복개 터널구조물의 라이닝 설치 후 되메움 성토과정에서 라이닝에 발생하는 토압 크기및 분포 등의 거동특성을 파악하기 위하여 실제 복개 터널구조물의 시공현장에서 현장 계측을 수행하였다. 현장계측은 토압계, 콘크리트 응력계, 철근 응력계의 세 종류의 계측기를 매설하여 측정하였다. 토압계는 라이닝의 원주방향을 따라 매설하며 터널 라이닝에 작용하는 외부 하중을 측정하였다. 세 개의 토압계는 천단부와 터널 횡단면의 중심축을 기준으로 좌 · 우측 어깨부 45도 지점에 각각 설치하였다. 철근 응력계는 라이닝에 배근된 복철근에 한 셋트씩 세 곳에 설치하였으며 설치 위치는 토압계의 설치 위치와 동일하게 하였다. 콘크리트 응력계는 천단부 상단 압축측 단면의 한 곳에만 설치하였다. 현장 계측 결과를 이용하여 되메움 성토 과정에 발생하는 라이닝의 변형과 라이닝 외부 작용 토압의 거동 특성을 살펴보았으며, 이론적 추론으로 계측결과의 타당성을 검토하였다

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.117-129
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• 2009

원형수직터널에서 3차원적인 아칭효과를 고려한 토압산정을 위해 여러 연구가 수행되었고 실내시험 및 수치해석을 통해 이를 검증하였으나, 다층지반과 c-${\phi}$지반에서의 적용이 어려웠다. 본연구에서는 c-${\phi}$지반에서의 토압 산정을 위해 c-${\phi}$지반에서 적용 가능한 토압계수 산정식을 구하였으며, 기존 토압식을 수정 제안하였다. 점착력이 토압에 미치는 영향을 파악하기 위해 지반을 가정하여 각 경우별로 토압을 산정하여 비교하였으며, 다층지반에서 파괴면을 가정하는 방법으로 토압을 구하였다. 이 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion paper)의 첫 번째로서 모델개발을 위한 이론전개를 다루고 있으며, 대형 모형실험에 의한 실증은 두 번째 논문에서 다룰 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.129-144
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• 2010

원형수직터널에 작용하는 토압은 아칭효과로 인해 2차원 일반 흙막이벽에 작용하는 토압보다 작으므로 원형수직터널 설계 시 벽체에 작용하는 실질적인 토압의 예측이 필요하다. 본 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion papers)의 두번째로서 원형수직터널 설계 시 건조한 사질토뿐만 아니라 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 적용 가능하도록 새롭게 제안된 토압식(김도훈 등, 2009)을 증명하기 위해 대형 모형실험을 수행하였다. 고안된 모형실험 장비는 단계별 굴착이 가능하도록 제작 벽체의 반경을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 또한 강사 방법으로 지반을 조성하기 전 건조한 시료에 물을 첨가하고 불포화사질토를 형성시켜 겉보기 점착력을 발현시킴으로써 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 실험을 진행하였다. 실험 결과로서, 단계별 굴착을 모사하였을 때, 아칭효과에 의해 굴착된 지반에서 굴착되지 않은 지반으로 하중이 전이가 일어나는 확인할 수 있었다. 또한, 동시에 굴착했을 때의 토압은 예측한 값에 비해 상당히 작게 나타났지만, 단계별로 굴착했을 때의 최종 토압은 동시 굴착 시의 토압에 비해 크게 나타나며 새롭게 제안된 토압식과 잘 일치하였고 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 수행한 실험의 결과도 겉보기 점착력의 효과로 인해 토압의 감소를 보이며 이론적인 값과 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.23-31
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• 2012

본 연구에서는 사질토 지반에 설치한 원형수직터널에서 아칭효과를 고려한 토압의 거동 특성을 분석하기 위해 실제의 응력상태를 재현할 수 있는 원심모형실험(centrifuge model test)을 수행하였다. 이를 위해 직경 6.0m, 높이 15.0m의 원형수직터널을 대상으로 축소모형 실험체를 제작하였으며, 중력장 75G를 가속하여 2회 반복실험을 수행하였다. 더불어, 지반굴착에 따른 토압의 거동특성과 크기를 분석하기 위하여 모형 수직터널 벽체를 2단으로 분리하여 굴착효과를 모사하였으며, 그 결과를 선행연구에서 제안한 이론토압식과 비교하였다. 실험결과, 원형수직터널에 작용하는 토압은 기존의 2차원(Ko) 토압에 비해 약 70% 가까이 전토압이 저감되는 효과가 관찰되었으며, 이는 3차원 아칭효과에 의해 토압이 경감된 것으로 판단된다.