• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.259-267
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• 2002

연약 지반에 건설되는 지하철, 철도, 도로 등의 터널은 터널자체의 안정성을 향상시키고 지표침하로 인한 인접구조물의 안정성을 확보하기 위하여 UAM(Umbrella Arch Method)이 많이 적용되고 있다. 그러나 이 공법은 현장 시공사례를 통한 경험적인 방법에 의해 설계와 시공이 이루어지고 있어 체계적인 설계.시공방법과 보강효과를 정량적으로 판단할 수 있는 방안이 요구된다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 지반의 탄성계수와 지층두께에 대한 매개변수 연구를 수행하였으며, UAM의 보강효과를 변위에 대해 정량적으로 분석하였다. 그 결과, UAM 적용시 토사지반의 터널은 9%~27%, 풍화암지반의 터널은 4%~24% 그리고 연암지반의 터널은4%~17%의 지표침하량이 감소하였다. 또한, 지반의 탄성계수와 지층두께에 대해 회귀분석을 실시하여 최대 지표침하량(S$_{max}$)과 미지계수 i, k로 표현되는 지수함수 형태의 횡방향 지표침하량 예측식을 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권3호
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• pp.101-122
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• 1997

Spiting reinforcement system은 매회의 터널굴진작업 이전에 막장면 주위를 따라 방사방향 및 굴진방향으로 선지반보강을 목적으로 천공을 실시하고, spite을 설치한 후 시멘트 그라우팅을 시행하여, 원지반 자체의 전단강도 증대를 통한 무지보 자립시간의 향상과 터널 주변지반의 변위 억제 및 지속적인 아칭작용 등을 유도하여 터널자체의 장기적인 안정화 및 지표면 침하억제 등을 도모하는 공법이다. 이와같은 선지반보강 개념의 spiting reinforcement system은 미국등지에서 주로 약한 암반 터널의 장기적인 안정화를 위해 사용되어져 왔으나, 최근의 연구에서는 연약한 토사지반 터널로까지 그 적용성이 점차 확대되는 경향을 보이고 있다. 본 연구의 주된 목적은, spiting reinforcement system을 적용한 약한암반 및 토사지반 터널에 대한 3차원 안정해석체계의 정립이다. 이를 위해 본 논문에서는 일차적으로, 예상파괴면의 형상이 지표면까지 확장되는 얕은 spire-reinforced터널의 경우에 한해, 터널굴착에 따른 막장주변의 3차원적 파괴거동등을 3n FEM 해석을 통해 분석하여 종.횡방향 파괴면등 예상 파괴흙쐐기의 형상을 가정한 다음, 한계평형이론에 근거한 3차원 안경해석체계를 정립하여 터널 막장면에 대란 전체 예상안전율 평가방법을 제시하였고, 이 결과를 기존의 2차원적 해석결과와 서로 비교.분석하였다. 또한 얕은 spilefeinforced 터널과 깊은 spile-reinforced 터널을 구분하기 위한 규준 의 제시가 본 연구를 통해 아울러 이루어졌으며, 본 연구에서 제시한 이와같은 규준에 대한 적합성 확인을 위해 3D FEM 해석결과와 서로 비교가 이루어 졌다. 이외에도 제시된 규준 및 3차원 안정 해석법을 토대로, 설계에 관련된 여러 변수들이 본 spiting reinforcement system이 적용 된 얕은 터널에 미치는 영향등에 대해서도 분석이 이루어졌다. 얻어졌다. 또한 3wt%의 0.76B $i_{2}$ $O_{3}$-0.24NiO가 첨가된 경우 소결온도는 20$0^{\circ}C$ 저하되었고, 비유전율 ($\varepsilon$$_{r}$)과 공진주파수의 온도계수 ($\tau$$_{f}$)는 변하기 않았으나, Qㆍ $f_{0}$값이 38,000에서 25,000으로 저하되었다. 25,000으로 저하되었다.되었다.되었다.되었다.권자와 귀화 시민권자의 구분없이 하나의 집단으로 간주하고 분석해 왔던 것을 볼 때, 앞으로의 연구는 이론적으로나 방법론적으로 시민권의 유무가 주거형태에 끼치는 영향도 함께 고려해야 할 것이다.에 나타난 인도의 영향은 여성복식과 남성복식에 있어서 서로 유사점과 차이점이 보이는데, 인도의 영향이 여성복식에 있어서 그 빈도가 더 높고, 종류가 더 다양함을 볼 수 있다. 여성복식에 있어서는 12가지의 다양한 인도복식스타일이 나타났으며, 그중 가장 많이 보이는 스타일은 Indian Shirt/Blouse/Smock/ Dress이며, 그 뒤를 이어 Madras, Indian lowery등을 볼 수 있다. 남성복식애 나타난 7가지의 스타일 중에는 Madras가 가장 빈도가 높으며 그외의 스타일들은 그 빈도가 매우 낮음을 볼 수 있다. 인도의 영향의 정도 (Attribution Categories) 있어서는 여성과 남성복식 모두에 있어서 인도에서 직접 수입된(originated) item이 각각 전체의 90%와 81%를 차지하여, 인도복식의 영향은 받았으나 미국내에서 제작된(attributed and connotated) item 보다 휠씬 더 많은 수를 보였다. 인도복식스타일이 가장 많이 보여지는 시기(Peak period)는 여성과 남성복식에 있어 모두 1968년에서 1971년 사이로 공통점을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.553-581
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• 2022

TBM (Tunnel Boring Machine)이 터널 산업에 도입된 이후로 안전성과 친환경의 이점으로 TBM의 사용이 전 세계적으로 증가하였다. 암반 및 토사 지반을 굴착하는 TBM 터널에서의 주요 비용 중 하나는 손상되거나 마모된 커터의 교체로 볼 수 있다. 커터의 교체는 시간과 비용에 큰 영향을 끼치는 작업이며 TBM 가동률과 굴진율을 크게 감소시킬 수 있다. 따라서 커터의 수명을 정확하게 평가하는 것은 공기와 비용의 측면에서 매우 중요하다. 그러나 복합 지반을 포함하여 토사 구간, 암반구간에서 커터 마모에 대한 예측은 매우 복잡하고 명확하지 않다. 이에 따라 커터 마모에 대한 다양한 예측 모델이 개발 및 도입되었지만 이러한 불확실성으로 인해 가변적인 결과를 나타낸다. 본 연구에서는 커터 마모 예측 모델을 제시하기 보다는 커터 교체의 설계 및 시공 사례 연구를 소개하고 분석했다. 커터는 지반 조건, TBM 장비 및 운전의 영향을 많이 받으므로 불확실성과 한계를 감안하면 신뢰성 있는 예측 모델을 제안하는 것은 매우 어렵기 때문에 오히려 실제 사례를 분석하고 이에 대한 자료 공유가 더 실용적이다. 커터 교체에 대한 예측과 결과 간의 차이를 확인하고 심도 있게 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.119-131
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• 2021

초근접 병렬터널의 필라부에는 응력이 집중되고, 기존에는 터널의 안정성을 확보하기 위하여 강연선을 이용하여 필라부를 보강한다. 하지만 토사 지반에서는 필라부의 강도가 감소하기 때문에 필라부를 강연선으로 보강하는 것으로는 터널 안전성을 충분히 확보하지 못한다. 본 연구에서는 초근접 병렬터널의 필라부를 강관으로 보강하는 새로운 공법의 보강효과를 검토하기 위하여 실내터널모형실험을 수행하였다. 그 결과 상부응력에 대한 필라부의 지지능력은 강관 보강하는 경우가 강연선 보강하는 경우보다 22% 큰 것으로 나타났다. Particle Image Velocimetry 기법을 이용한 분석결과 필라부 강관 보강은 강연선 보강보다 병렬터널과 필라부에 상재하중이 균일하게 작용할 수 있는 더 유리한 조건을 형성하였다. 실험결과에 기반하여 필라부 강관보강공법은 강연선 보강공법보다 터널 안정성에 긍정적인 효과를 가져올 것으로 기대된다.

• 산업기술연구
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• 제24권A호
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• pp.239-250
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• 2004

Numerical analysis were performed to investigate the stability and internal movement of tunnel located beneath the base of abutment of bridge according to the method of supporting tunnel. Two supporting methods of the multi-staged grouting method with steel pipes and the large diameter of pipe supporting method were used in the centrifuge model tests. The slip form of model lining, specially built to simulate the process of tunnel excavating under the condition of accelerated g-level, was used in the centrifuge model tests. Four centrifuge model tests were performed, changing the supporting methods of the multi-staged grouting method with steel pipes and the large diameter of pipe supporting method and the location of model abutment base of bridge. For internal displacement of tunnel, movements of the crown. The left and the right sides of spring line were measured during the proceeds of excavating tunnel in centrifuge model tests. Test results were compared with numerically estimated values of internal displacement of tunnel by using the commercially available FEM software of PENTAGON-3D. It was found that they were in good agreements and the large diameter of pipe supporting method was more stable than the multi-staged grouting method with steel pipes with respect to the internal movement of tunnel.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.453-467
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• 2018

쉴드 TBM 공사에서 굴진율 예측과 마모량 예측은 설계 및 시공 단계에서 공사비와 공기를 추정하는데 매우 중요한 요소이다. 암반지반용 TBM의 경우 실험이나 축적된 현장 data를 기반으로 CSM 모델, NTNU 모델 등이 커터 마모량부터 굴진율 예측까지 널리 사용되고 있으나, 토사지반용 TBM은 지반의 복잡성과 정확한 실험방법의 부재로 인해 이를 정확하게 예측할 수 있는 모델이 없는 실정이다. 본 연구에서는 기존에 존재하는 토사지반용 TBM 실험장치들의 단점을 개선하여 TBM 굴착과정을 모사한 실험 장치(Soil Abrasivity Penetration Test, SAPT)를 개발하였다. 회전당 관입 깊이, RPM, 첨가재(foam) 배합비 및 농도 등의 TBM 굴진에 영향을 미치는 주요 변수들에 대한 시험을 실시하여 추력, 토크 등의 변화를 살펴보고 마모량을 측정하였다. 모래(규사) 70%와 점토(일라이트) 30%로 조성된 인공시료에 대한 실험 결과 foam 배합비가 굴진성능과 마모량에 주요한 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.273-283
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• 2003

일반적으로 터널이 풍화암, 파쇄대 또는 토사 구간을 관통할 경우, 터널의 구조적 안정을 확보할 목적으로 그라우팅으로 지반을 보강한 후에 터널 굴착을 하게 된다. 터널 시공의 안정성과 경제성을 확보하려면 각 지반조건에 적합한 공법을 선택하여 그라우팅 설계와 시공이 진행되어야 하고, 신뢰성 있는 그라우팅의 시공을 위해서는 그라우팅 시공 후 그라우팅의 성능평가가 이루어져야 한다. 지금까지의 그라우팅의 평가는 한정된 개수의 코아에 대한 압축강도 시험으로 수행되었으나, 이러한 방법으로는 보강된 지반의 전반적인 그라우팅 성능 평가 및 보강 효과의 정량화에 다소 정확성이 결여될 소지가 있다. 본 연구에서는 코아 채취를 통한 일점식 평가를 탈피하고자 SASW 기법을 도입하여 그라우팅의 정량적 성능평가 방법을 모색하고자 하였다. SASW기법은 재료의 표면에서 비파괴적으로 탄성파를 발진하고 전파된 탄성파를 측정하여 재료의 내부강성구조를 평가하는 방법으로, 지반의 전단강성 구조 및 콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가 등에 주로 활용되는 기법이다. 본 연구에서는 터널 1차 라이닝(shotcrete) 표면에서 SASW 실험을 수행하여 터널 원지반에 대한 우레탄 보강의 효과를 터널 원지반의 전단강성 증가와 원지반내의 내부 공동 또는 균열 확인 등의 측면에서 평가하고자 하였다. 그리고, 본 연구에서 제안한 방법의 신뢰성 및 현장적용성을 확인하기 위하여, 실제 경기도 OO철도 터널에서의 우레탄 그라우팅 성능평가에 본 연구에서 제안한 방법을 시험 적용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.50-61
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• 2000

터널의 갱구부는 터널에서 3차원 거동을 가장 뚜렷하게 보이는 부분이며 대체로 풍화가 진행되어 거의 토사화되어 있는 취약한 암반에 시공됨에 따라 비탈면은 잠재적인 활동체가 되게 된다. 터널 갱구부 비탈면에서 안정에 위해되는 요인이 발생했을 경우 파괴가 급속히 진행되어 대형사고로 이어질수 있으므로 특별한 안정화 대책이 필요하여 경제적으로 큰 부담이 된다. 이를 해결하기 위한 방안으로 갱구부 비탈면을 수평 아치형으로 굴착하게 되면 굴착량이 줄어서 경제적이고 자연훼손이 줄어들며 보다 안전하고 아름다운 형상을 기대할 수 있다. 그러나 인식부족으로 인하여 이와 같은 시도는 거의 이루어지지 않고 있어서 면벽식 갱구부가 보편화 되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 아치형 갱구부 비탈면의 이점을 알아보기 위하여 3차원 수치해석을 ㄷ형과 아치형 비탈면에 대하여 각각 수행하여 그 결과를 서로 비교하였으며 터널 굴진과 암반강성에 따른 갱구부 비탈면의 안정성은 비탈면에서 발생되는 최대전단변형율과 막장면에서 터널굴진에 따른 소성접근도를 분석하여 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.197-207
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• 2005

지하공간의 설계는 막장파괴와 관련한 안정성에 대한 평가를 필요로 한다. 막장파괴모드는 전통적인 안정성 평가법에서 중요하게 다루어져 왔다. 본 연구에서는 점착력이 없는 토사지반에 대한 모형실험을 실시하여 토피고와 지반경사의 변화에 따른 터널막장의 종방향 파괴모드를 파악하고자 하였다. 모형실험은, 대형지하공간의 폭원이 충분히 크다는 가정 하에 평면변형조건의 터널 축방향 굴착면 모델에 대하여 실시되었다. 실험결과 토피고와 지반경사는 파괴모드에 중요한 영형을 미치는 것으로 나타났다. 토피고가 증가할수록 지반의 파괴영역이 감소하여 국부 전단 파괴의 형태를 보였다. 또, 지반경사가 증가할수록 굴착면과 사면방향으로 확대되는 유형의 파괴모드를 확인할 수 있었다. 실험모델을 수치해석 모델로 재현하는 해석을 실시하였고, 이로부터 수치해석법을 통해서도 굴착면의 파괴모드의 추정이 가능함을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.599-615
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• 2022

한강과 같은 하저지반을 안전하게 굴착하기 위해서는 고수압 막장면에 대응할 수 있는 이수식 쉴드 TBM 공법을 적용한다. 이수식 쉴드 TBM 공법은 지하철 프로젝트에 널리 활용되어 왔는데 도심지 지하철 공사는 지하에서 연결되기 때문에 굴착토를 대부분 전량 사토해왔으며 필터케이크(벤토나이트)도 폐기물처리를 했다. 이와 달리 도로공사는 절성토의 최적화를 위해 굴착되어 나온 토석을 외부로 반출하는 것이 아니고 대부분 성토재로 활용하는 특징이 있어 굴착토의 활용방안이 프로젝트 성공의 중요한 요소가 된다. 이수식 쉴드 TBM 공법에서 굴착토는 이수재로 사용하는 벤토나이트와 굴착된 토사, 풍화암, 연경암 등이 섞여서 배니관을 통해 이수처리플랜트로 운송되면 이수처리플랜트에서 처리과정을 거쳐 크기별로 분리 배출된다. 이러한 굴착토 중 세립질의 토사는 필터케이크와 함께 폐기되어 왔으나 그 성분에 독성이 없고 조립토와 적정 비율로 혼합하여 사용하면 성토재의 품질기준을 만족할 수 있어 그 활용방안에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구는 이수식 쉴드 TBM 공법의 굴착토의 활용에 있어 제도적·기술적 기준을 고찰하여 필터케이크와 골재를 도로공사의 성토재로 활용하는 방안을 도출하였다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트로 구성된 점토이며 터널 원지반의 굴착토 또한 독성이 없는 상태로 이를 폐기물 처리하는 것은 사회적 비용이 낭비될 수 있기에 오히려 귀중한 자원으로 재활용하여 향후 이수식 쉴드 TBM 프로젝트를 수행하는 지하공간 개발사업에 도움이 되고자 기대한다.