• 자연, 터널 그리고 지하공간
• /
• 제9권3호
• /
• pp.69-81
• /
• 2007

• 터널과지하공간
• /
• 제9권2호
• /
• pp.114-130
• /
• 1999

최근 들어 노후화 터널 및 시공불량의 원인으로 결함이 발생하여 시공이후에 라이닝이 제기능을 발휘하지 못하여 보수, 보강, 심지어 재시공되는 사례가 발생하고 있어 이에 대한 역학적 거동 분석의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 100G(G : 중력가속도)까지의 원심모형실험(centrifuge)을 실시하여 몇몇 라이닝들의 역학적 거동을 분석하였다. 이를 위해 강사기 (sand rainer)를 이용하여 평균적으로 상대밀도 86% 주문진 표준사 지반을 작성하였으며, 이 때 평균 정지토압계수는 평균 0.39로 나타났다. 원심모형실험의 토피 대 터널 높이비는 3으로 설정하였으며, 라이닝 재료로서 알루미늄을 이용하여, 천단부 및 어깨부 배면공동, 천단두께부족, 무인버트, 측벽결함 라이닝을 제작하여, 각종 센서로부터 라이닝 원주변형률, 휨모멘트, 축력, 라이닝토압, 지중토압, 지표침하를 계측 및 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.611-622
• /
• 2020

최근 국내에서 쉴드TBM을 이용하는 터널공사의 발주가 증가하고 있으나 터널구간의 특성을 고려한 장비제작을 위한 정보의 제공은 체계적이지 못하여, 적합한 장비설계를 하는데 어려움이 많다. 본 기술보고는 외국의 사례검토를 바탕으로 토압식 쉴드TBM의 장비발주를 위한 설계항목과 세부 요구사양의 구성에 대해 국내에서 활용 가능한 내용을 예시로서 제시하였다. 제안하는 내용을 바탕으로 발주자는 장비 발주 시 필요한 전반적인 방향을 제시가능하고, 입찰자는 명확하고 과업조건에 적합한 장비를 설계, 제작하여 민원이 없고, 안전한 토압식 쉴드TBM 터널공사의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.61-70
• /
• 2001

도심지에서의 터널은 주로 얕은 토층비에서 이루어진다. 따라서, 본 연구에서는 토층비 1, 2 정도의 얕은 터널에 대한 터널시공을 고려하였다. 또한, 도심지 얕은 터널에서 겪게 되는 어려움 중 하나인 지상구조물의 손상을 방지하는 것이다. 이러한 경우, 구조물의 손상을 방지하기 위해 소형장비로 간단하고 저렴한 시공이 가능한 마이크로 파일공법의 채택이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 마이크로 파일의 설치위치와 설치각도 및 두부 고정도를 달리한 실험을 실시하여 토압 및 지표면 침하를 중심으로 그 영향을 평가하였다. 마이크로 파일의 설치위치에 있어서 거리비(A/L$_{p}$) 0.5 이내에서 침하감소면에서 대략 22%~37% 정도의 효과가 있었으며, 마이크로 파일의 두부는 파일간 서로 결속하는 것이 더 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 경향은 토압분포에서도 마찬가지이다.다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.905-913
• /
• 2017

세그먼트 라이닝 설계시 고려하는 하중은 자중, 연직하중, 수평하중, 지반반력, 수압, 뒤채움 주입압, 부력 등이 있으며, 이 가운데 토압과 수압은 세그먼트 라이닝 설계시 콘크리트 강도, 세그먼트 라이닝의 두께 및 철근량 등을 결정하는데 가장 큰 영향을 미치는 주요 인자이다. 따라서 본 연구에서는 쉴드터널 시공단계별 계측결과를 토대로 세그먼트 라이닝에 발생하는 휨모멘트 계산하였으며, 이를 역해석 결과와 비교분석을 통하여 세그먼트 라이닝에 작용하는 토압 등을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4C호
• /
• pp.275-282
• /
• 2006

굴착 단면 또는 내부 단면적에 비해 연장이 긴 선형 구조물의 일종인 터널은 다양한 지반조건에서 시공된다. 본 논문은 미고결 층상 지반에서 터널 굴착에 의해 발생하는 터널 작용토압에 대하여 모형실험적 및 이론 해석적 연구를 수행한 것이다. 터널 모형실험은 층상구조를 이루고 있는 지층의 경사각도와 토피고를 변화시키면서 실시하였다. 모형실험에 사용된 지반재료는, 그 자체만으로 자립이 가능케 함으로써 모형토조 벽면과의 마찰을 제거시킬 수 있는 점착력이 배제된 알루미늄 봉과 블록을 이용한 2차원 모형 실험을 실시하였다. 아울러 터널 하중에 대한 이론적 평가식을 새롭게 유도하고, 이를 실험에 의한 터널 하중과 함께 비교하여 그 타당성을 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.887-903
• /
• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
• /
• pp.570-580
• /
• 2005

NATM 터널에 작용하는 토압(이완하중)의 크기는 지형조건, 지질조건등에 따라 다르므로 정량적으로 산정하기에는 다소 어려움이 있으며, 실무적으로 Terzaghi(1946)가 제안한 암반의 이완하중을 적용하고 있다. Terzaghi 암반이완하중은 지형상 저토피, 편경사등을 고려하기에는 다소 무리가 있고 특히, 설계시 시공중 공용후 터널에 편토압이 작용한다고 예측하는 것은 더욱 어렵다고 할 수 있다. 본 연구에서는 저토피 편경사지형에서 터널의 문제점 보강대책방안에 대하여 종합 검토하였으며, 실제 지형상 저토피, 편경사를 이루나 암질이 양호하다고 판단되어 아칭 효과를 기대할 수 있을 것으로 예상되는 터널이 굴착과정중 설계시 추정된 지반조건과 상이하여 터널지보재(숏크리트)의 균열 및 이상 변위가 발생된 터널에서 보강대책방안으로 인버트폐합을 실시하여 안정된 터널굴착을 할 수 있었던 사례를 소개하고 저토피 편경사 지형에서 NATM 터널의 설계 시공시 유의사항에 대하여 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.217-230
• /
• 2022

쉴드TBM (Tunnel Boring Machine) 터널 시공에 있어 막장압 관리는 막장면 붕괴, 지반침하 등을 방지하여 막장 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 담당한다. 특히, 챔버 내부의 굴착토로 막장압을 조절하는 토압식 쉴드TBM의 경우, 이수식 쉴드TBM에 비해 막장압의 관리가 어렵다. 본 연구에서는 국내 토압식 쉴드TBM 터널 시공 현장의 지반조건 및 굴진특성 데이터를 분석하여, 토압식 쉴드TBM 터널의 세그먼트 링별 막장압 예측모델을 제시하였다. 예측모델의 입력특성으로 7가지를 선정하였으며, 912개의 학습 데이터 세트(Training data set)와 228개의 시험 데이터 세트(Test data set)를 확보하였다. 최적의 토압식 쉴드TBM 막장압 예측모델 선정을 위하여 KNN (K-Nearest Neighbors), SVM (Support Vector Machine), RF (Random Forest), XGB (eXtreme Gradient Boosting) 모델의 하이퍼파라미터(Hyperparameter)를 최적화하여 예측성능을 비교한 결과, RF 모델이 7.35 kPa의 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)로 가장 우수한 성능을 나타냈다. 추가적으로, RF 모델의 특성 중요도(Feature importance) 분석을 수행한 결과, 입력특성 중 수압의 영향도가 0.38로 가장 높았으며, 전반적으로 지반조건이 굴진특성보다 높은 중요도를 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.43-54
• /
• 2003

현재 복개 터널구조물의 해석 및 설계에는 구조공학적 모델링 기법이 널리 적용되고 있으나, 이러한 구조공학적 모델링 기법은 지형적인 영향인자 및 soil arching 등과 같은 지반공학적 측면의 영향인자를 고려하기에 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 복개 터널구조물의 합리적이고 경제적인 설계를 위하여 복개 터널구조물의 거동에 영향을 미치는 인자로써 콘크리트 라이닝과 성토체의 계면요소, 굴착사면의 경사, 이격거리 및 성토사면 등을 고려하여 지반공학적 모델링 기법을 이용한 수치해석 수행하였다. 이의 결과를 토대로 각 영향인자 변화에 따른 복개 터널구조물의 역학적 거동특성을 분석하였다.