• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.433-437
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• 2008

붕적층에 시공되는 터널의 시 종점부 갱문은 흙막이가시설이 필요하다. 대규모의 붕적층은 굴착지반의 안정성에 문제를 야기 시킬 수 있다. 붕적층에서 굴착은 사질토에서 굴착과는 다른 거동특성을 보이며, 사질토지반에 비해 불안정한 요소를 가지고 있어 이에 대한 대처방안이 필요하다. 그러나 붕적토에 시공되는 흙막이구조물의 거동특성에 대한 연구는 미진한 상태이다. 그러므로 본 연구에서는 붕적층에 터널갱구부가 위치한 굴착현장으로부터 계측자료를 수집하여 흙막이 구조물의 안정성을 판단할 수 있는 정량적인 기준을 마련하고자 한다. 그리고 계측자료를 활용하여 이론토압과 경험토압을 비교 분석한 후 흙막이벽체에 작용하는 측방토압분포를 제한하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.5-17
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• 2023

도심지 지하굴착 공사가 대형화되면서 공사 중 안전사고에 대한 위험요인이 더욱 증가하고 있다. 이에 따라 공사현장의 위험요소를 모니터링하고 사전에 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 굴착으로 인한 흙막이 벽체의 변형을 예측하는 방법에는 크게 경험식과 수치해석 두 가지 방법으로 분류할 수 있으며, 최근에는 인공지능 기술의 발달과 함께 머신러닝 기법을 활용한 예측 모델이 한 가지 방법으로 자리 잡고 있다. 본 연구에서는 예측력과 효율성이 우수한 부스팅 계열 알고리즘 및 앙상블 모델을 이용하여 시공 중 흙막이 벽체 변형을 예측하는 모델을 구축하였다. 지하흙막이 공사의 설계-시공-유지관리 과정에서 도출되는 자료들을 복합적으로 활용하여 데이터베이스를 구축하고, 이 자료를 토대로 학습모델을 만들고 성능을 평가하였다. 모델 성능 평가 결과, 높은 정확도로 흙막이 벽체 변형을 예측할 수 있었으며, 지반계측 자료를 학습에 활용함으로써 실제 시공과정의 특성이 반영된 예측결과를 제시할 수 있었다. 본 연구에서 구축한 예측 모델을 활용하여 시공 중 흙막이 벽체의 안정성 평가 및 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.27-36
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• 2008

3차원 수치해석에 의해 굴착면적비(L/B)인 굴착 폭 B와 굴착면의 길이 L의 변화에 따른 흙막이벽체의 변위를 비교하여 지반굴착의 기하학적 형상의 차이와 관련된 영향성을 분석하였다. 흙막이벽체의 변위는 동일한 굴착 폭을 기준으로 굴착면의 길이 L이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타나며, 굴착단면치 중앙부에서 미장부재가 폐합되는 가설구조체계가 형성되는 모서리부로 갈수록 흙막이벽체와 띠장력재의 폐합에 치한 구속효과의 영향으로 인하여 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 흙막이벽체의 변형해석을 굴착평면의 형상을 고려하지 못하는 2차원 수치해석과 굴착평면의 형상을 고려할 수 있는 3차원 수치해석에 영향을 미치는 인자들 중 굴착면적비와 지반변형계수를 고려하여, 두 해석이 일치하는 상관관계를 흙막이벽체의 최대변위를 기준으로 2차원 수치해석 결과로부터 3차원 수치해석 결과가 도출할 수 있는 관계식을 제안하여 현장계측결과와 비교 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권10호
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• pp.77-83
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• 2012

최근 도심지에서의 대심도, 대규모 굴착공사는 인접구조물의 침하 및 다양한 제약사항으로 인해 흙막이 벽체를 이용한 굴착공사가 일반화되어 있다. 이러한 지반의 굴착은 평형상태를 이루고 있는 굴착 주변지반의 응력상태를 이완시켜 굴착면 주변지반 침하 및 흙막이 벽체의 변형을 유발시킨다. 이에 본 연구에서는 지반보강의 목적으로 무기질계 고성능 지반안정재인 NDS공법을 적용할 경우에 흙막이 벽체 배면에 적용하여 지반의 보강 효과를 규명하였다. 최적 주입압 및 주입량을 산정하기 위하여 주입시험을 수행하였다. 산정된 주입량과 주입압으로 대형토조모형시험을 실시하였으며 무보강/보강에 의한 영향 검토, 보강 시상재하중(50kPa/150kPa)에 의한 벽체 거동도 검토하였다. 흙막이 벽체 배면 그라우팅 시 지반보강 효과를 모형토조실험을 통하여 규명하였다. 주입시험 결과, 적정 주입압은 350kPa, 경제성을 고려한 각 노즐의 한 단계당 적정 주입량은 10L로 판단된다. 모형토조시험 결과, 최대변위는 흙막이 벽체 배면에 그라우팅을 실시한 경우 무보강일 때의 변위보다 약 81% 감소한 것으로 나타났다. 보강된 배면에 상재압 50kPa와 150kPa를 작용한 상태에서 단계별 굴착에 따른 흙막이 벽의 거동을 파악한 결과, 벽체 변위는 보강만한 경우에 비해 각각 약 58%와 57% 증가한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.5-15
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• 2016

흙막이 현장에서 안정성 및 경제적 시공이 이루어지기 위해서는 굴착단계별 토질특성을 반영한 정량적인 정수들이 실제 현장과 일치되어야 한다. 그중 흙막이 설계 시 가장 중요한 매개 변수인 변형계수 및 수평지반반력계수는 현장여건에 따라 표준관입시험의 N값으로 산출하는 것이 일반화되어 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 일반화된 흙막이 설계법의 모순을 극복하고, 실제 현장에 부합하는 수평지반반력계수 산정을 위하여 표준관입시험, 평판재하시험 및 공내재하시험을 실시하고 상호관계성을 비교 분석하였다. 또한, 현장의 실제 계측데이터를 통한 유한요소해석법과 탄소성해석법의 역해석을 통하여 수평지반반력계수와 굴착에 따른 저감계수를 추정하였으며, 궁극적으로 중 소형 및 일반현장에서도 흙막이 벽체 설계 시 합리적인 설계적용을 위한 정수의 오류를 줄이고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.51-64
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• 2002

굴착단계별 지반거동을 예측하기 위해 아무리 정교한 수치해석기법을 적용하여도 수치해석 모델링, 토질정수, 현장 및 시공조건 등과 관련한 불확실성으로 인해 실제 시공시 관측되는 거동은 설계단계의 수치해석을 통한 예측과 상당히 다른 결과를 나타낸다. 따라서, 굴착과정에서 발생되는 지반거동을 파악하기 위해서 항상 현장계측을 통한 관리가 이루어져야 한다. 하지만 지금까지 수행된 계측관리는 현단계 안정성만을 판단하는 절대치 관리기법에 한정되어 있어 다음 굴착단계에 대한 지반거동의 예측이 어려운 실정이다. 이러한 측면에서 본 연구는 현단계 안정성 여부를 판단하는 절대치 관리기법 이외에 역해석을 통해 다음 굴착단계의 지반거동을 예측하고 안정성을 판단하는 예측관리기법을 도입한 지반굴착 흙막이공의 정보화시공 종합관리 시스템인 TOMAS-EXCAV를 개발하였다. TOMAS-EXCAV는 SQP-MMFD의 최적화기법을 적용한 역해석 프로그램을 정해석 프로그램과 연계하여 굴착 또는 시공 초기단계에 실시된 계측결과를 토대로 주요 설계변수의 최적화를 수행함으로써 흙막이구조물 해석시 모든 불확실성을 포괄적으로 반영한다. 본 연구에서는 이에 대한 검증을 위해 흙막이 현장 2개소를 선정하여 역해석을 중심으로 TOMAS-EXCAV의 적용성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.29-39
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• 2016

본 연구에서는 경사지층에 설치된 앵커지지 흙막이 벽체의 거동분석에 있어서 2차원 및 3차원 유한요소해석을 이용하여 굴착심도(H), 굴착폭(L) 및 지반조건의 영향에 따른 수치해석방법의 정확성 및 적용성에 대하여 비교분석하였다. 폐합단면이 아닌 선형방향으로 설치된 흙막이 벽체의 굴착면을 따라서 지층의 변화가 급격한 구간에서 2개의 단면을 선정하여 2차원 유한요소해석을 수행하였으며, 이 2개의 단면을 포함하는 전체 구간의 3차원 유한요소해석을 수행하여 그 결과를 현장계측결과 및 탄소성해석결과와 비교분석하였다. 또한, 3차원 유한요소해석시 굴착심도(H)와 굴착폭(L)의 변화가 흙막이 벽체의 거동에 미치는 영향을 평가하기 위하여 굴착심도와 굴착폭을 변화시켜 해석을 수행하였다. 경사지층에 설치된 앵커지지 흙막이 벽체의 거동분석을 위한 2차원 및 3차원 유한요소 해석 결과, 굴착면을 따라서 길이방향 지반조건 변화의 영향을 3차원 수치해석을 통하여 확인할 수 있었으며, 2차원 해석과 3차원 해석은 지반조건 및 굴착심도에 따라 차이가 있음을 알 수 있었다. 해석대상 지반이 암반이 지배적인 조건인 경우 2차원 및 3차원 수치해석 결과는 모두 실측값과 유사한 결과를 나타냈다. 그러나 암반에 비해 강성이 낮은 토사지반이 지배적인 조건에 있어서 일정심도(20m) 이상의 고심도 지반굴착에 따른 흙막이 벽체의 거동분석 시 2차원 해석결과와 3차원 해석결과는 큰 차이를 나타내고 있었다. 또한 굴착폭(L)의 변화에 따른 거동분석 결과, 보다 정확한 3차원 수치 해석을 위해서 굴착폭(L)의 해석영역을 일정범위(굴착심도의 2배) 이상으로 설정하는 것이 적합할 것으로 판단된다. 이와 같이 흙막이 벽체의 거동분석 및 안정성 검토시에는 지반의 기하학적인 비대칭성과 3차원 구조로 설치되는 흙막이 벽체 및 지보재의 특성을 고려한 3차원 수치해석 기법의 적용이 적절함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.83-96
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• 2016

흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하는 인접구조물의 안전성에 많은 영향을 미친다. 그러나 지반굴착에 따른 주변 지반의 침하는 예측하기가 쉽지 않고 굴착면으로부터 이격거리에 따른 침하량을 정량적으로 구하는 것은 더욱 어려운 일이다. 흙막이 벽체의 변형에 의한 지표침하는 수치해석(FEM)이나, 경험적 방법 Peck(1969)등으로 추정하고 있으나 주로 토사층을 대상으로 하고 있다. 본 연구에서는 토사층 하부에 암반층이 위치하는 복합지반을 굴착 할 때 암반층의 깊이와 절리경사에 따른 흙막이 벽체 배후지반의 지표침하를 대형모형실험(규격: $3m{\times}3m{\times}0.5m$)을 수행하여 측정하였다. 모형실험은 축척 1/14.5로 하고 10단계로 굴착을 하였다. 암반층 비율은 35%와 50%로 하였고 암반층의 절리경사를 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 하여 단계굴착하면서 흙막이 벽체 버팀대에 작용하는 토압(Lee 2014)과 흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하량을 측정하였다. 암반층비율과 암반층 절리경사가 증가하면 배후지반의 지표침하량도 증가하며 암반층 절리경사 $60^{\circ}$(J60)에서는 수평지반 굴착시에 비해 최대 17배 크게 발생하였다. 흙막이벽체 배후지반에서 최대 지표침하는 경험적 방법과 달리 흙막이 벽체로부터 굴착깊이의 17%~33%만큼 이격된 위치에서 가장 크게 발생하였다. 복합지반의 지표침하는 전반적으로 경험적 추정방법에 의한 지표침하량에 비해 작게 나타났다.

• 대한화약발파공학회:학술대회논문집
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• 대한화약발파공학회 2008년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.145-152
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• 2008

• 한국지반공학회지:지반
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• 제33권3호
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• pp.43-49
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• 2017