• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.333-339
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• 2015

본 연구는 도심지 천층터널에서 현재까지 해석에서 무시되던 막장면 진동이 주위 구조물에 가장 큰 영향을 미치는 지표 침하에 대하여 3차원 수치해석을 이용하여 모델링하였다. 풍화토와 풍화암이 각각 50%의 비율로 구성된 복합지반을 고려하여 TBM 커터헤드에 발생하는 굴착시 토크를 산정하여 이를 시간에 따라 막장면에 재하함으로서 그 영향을 수치해석적으로 관찰하였다. 3차원 유한차분해석법을 이용하여 역학-동역학 연계해석을 통하여 지표침하 발생이력 및 분포도를 산정하였다. 연구결과, 3차원 수치해석을 통하여 막장면 진동하중에 의한 지표침하 발생경향을 성공적으로 모델링할 수 있었으며 최대 침하는 막장면에서 2.5D 후방에서 발생함을 확인하였고, 막장면 진동이 실제 지표침하에 영향을 미침을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.305-317
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• 2015

본 연구는 Shield TBM 굴착시 지표침하에 대한 주요 요소를 선정하기 위하여 3차원 지반해석 프로그램을 이용하여 막장압, 뒤채움압, 굴진장, 지반모델 및 요소망에 대한 다양한 조건을 적용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석에 의한 지표침하 산정결과 뒤채움압과 지반모델조건이 가장 큰 영향을 미치는 요소로 판단되었으며 향후 지반조건 및 장비특성에 따른 사례를 추가하여 연구를 보완하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.337-346
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• 2013

풍화암반에 저심도 터널을 굴착하였을 때 발생하는 지표침하의 특성을 분석하였다. 터널은 아파트 등 건물하부를 지나고 터널까지의 최저심도는 약 11 m, 터널 폭도 약 11 m이다. 건물에 인접한 터널 180 m 구간에 지표침하핀을 23개 설치하고 약 2년의 공사기간 동안 지표침하를 계측하였다. 이와 같이 계측한 지표침하량을 최적화하여 3차원 지표침하면을 모사하였고 지표침하폭 매개변수(K)와 터널단위길이당 횡단면침하체적(Vs)의 변화를 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.512-515
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• 2011

터널 해석은 주로 지표침하와 터널 라이닝 내 단면력 산정에 초점이 맞춰지며 이는 시공단계를 고려한 3차원 수치해석 모델을 이용해 결정할 수 있다. 수치해석 시 shield는 응력 제어, shell element로 모델링하는 방법 등으로 모사될 수 있다. 한편 변위 제어를 통한 쉴드 모사는 shield를 적절한 경계조건으로 처리함으로서, 다른 shield 모사 방법에 비해 모델링 작업을 간소화하고 해석의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 변위 제어에 의한 shield 모사를 위한 적정 경계조건을 제안한다. 이를 위해 시공단계가 고려된 유한요소해석을 사용하여, 쉴드 및 굴착면에서의 경계조건 변화와 이에 따른 지표침하 관측 수행하였다. 제안된 shield 변위 제어로부터 얻어진 해석결과를 이론적인 해와 비교함으로서, 제시된 shield 모델링 방법의 적정성과 지반 거동 변화를 평가하고자 한다. 해석 결과는 지반 모델의 지표침하를 기준으로 관찰되었으며, 변위제어에 의한 결과와 요소에 의한 모델링 결과가 유사하게 얻어짐을 보여준다. 또한 변위제어의 쉴드 모사에서 회전 구속보다 변위 구속 조건에 지배적으로 영향을 받음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.513-525
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• 2018

쉴드TBM 터널을 대상으로 하는 3차원 수치해석은 gap, tail void, 세그먼트설치, 뒤채움재 주입 등과 같은 쉴드TBM 굴착의 여러 특성들을 고려하여 시공과정을 반영할 수 있는 해석이 수행되어야 한다. 그러나 기계 굴착의 특성을 고려하는 해석적 기법은 여러가지 기법들이 혼용되어 적용되는 것이 일반적으로 해석결과의 일관성과 신뢰도에 의문이 제기된다. 본 논문에서는 쉴드TBM 터널의 3차원 수치해석에 사용될 수 있는 여러 기법들을 대상으로 현장에서 실제 계측된 지표침하 데이터를 활용한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과 설계단계에서 지표침하와 막장압 등 터널주변지반의 거동을 유사하게 예측하고 평가하는데 활용할 수 있는 해석기법으로서 분석하고 정리하였다. skin plate 주면압, 뒤채움압과 soil model이 지표침하에 가장 큰 영향요소로 파악되었고, 응력제어기법은 해저터널과같이 굴착지반의 volume loss 정보를 얻을 수 없거나 지표침하나 막장압 등 터널 주변거동파악이 중요한 경우에 적용 가능한 것으로 판단되며, 설계자는 현장여건과 쉴드TBM의 특성이 반영된 합리적인 3차원 수치해석을 수행하는데 본 가이드라인을 기본자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.81-98
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• 1999

도심지 터널 건설에 있어서 중요한 고려 사항중 하나가 지상 건물에 대한 터널 굴착의 영향을 평가하는 문제이다. 일반적으로 터널 굴착에 의한 지표침하로 인접구조물이 영향을 받기도 하지만 기존 인접구조물이 터널 굴착에 따른 지표침하에 영향을 미치기도 한다. 이러한 터널 굴착에 의한 기존 인접구조물의 침하억제 효과와 구조물 손상 평가인자의 감소효과를 규명하기 위해서 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 터널 굴착에 기인한 지반침하가 인접구조물에 미치는 영향과 인접구조물이 지표침하에 미치는 영향을 규명하기 위해서 총 162개의 2차원 탄소성 유한요소 모델을 설정하고, 매개변수 변환연구를 수행하였다. 본 연구에서는 구조물의 폭과 구조물의 축강성 및 휨강성, 구조물의 위치, 터널 심도 등을 고려하였다. 그리고, 구조물과 지반침하의 상호작용을 표현하기 위해서 구조물의 손상평가 인자인 뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량 및 수평변형률 등의 변화를 관찰하였다. 한편, 지반의 강성과 구조물의 축, 휨강성을 대표할 수 있는 상대 강성비를 도입함으로써 터널 설계자가 활용할 수 있는 도표를 제시하였고, 구조물을 고려하지 않은 상태에서의 greenfield 지표침하 트라프를 수정할 수 있는 보정계수(modification factor) 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 구조물과 지표침하와의 상호 간섭효과에 의한 지표침하의 억제와 인접구조물 손상평가 인자들의 감소효과를 고려할 수 있도록 하기 위해서 설계 단계에서 보정계수를 활용한 인접구조물의 합리적인 손상평가방법을 제안하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제15권2호통권40호
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• pp.67-75
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• 2007

터널 구조물 시공시에 수많은 위험요소를 가지고 있다. 이러한 요소들을 미연에 방지하고 안정성 확보를 위해서는 터널 내부의 변위에 대한 정확하고 신속한 관측이 요구된다. 그러나 현재 천단침하, 내공변위, 지표침하 등은 토탈 스테이션. 각종 계측기를 이용하는 보편적인 측량 방법에 의존하고 있는 실정이다. 최근 측량기술의 향상과 개발에 따른 구조물의 유지관리에 대한 자료를 제공하기 위한 방법으로 3차원 레이저 스캐닝을 이용하여 기존 구조물의 변형량 계측방법의 신뢰성 문제를 해결하고, 구조물의 형태 변화를 3차원화 하여 시각적으로 판단할 수 있는 자료를 제시하고 빠른 대책을 강구할 수 있도록 하여 구조물의 유지관리 및 현장계측에 능률적으로 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.129-142
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• 2016

지표침하를 발생시키는 다양한 원인 중에 하나로 알려진 지하에서 발생되는 공동은 지반의 불연속적 특징이다. 그러므로 기존의 연속체해석으로 분석하기에는 한계가 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 지표침하를 발생시키는 구형지하공동에 대해서 개별요소법을 활용하여 분석하였다. 지표침하에 영향을 미치는 구형지하공동의 특성인자로서 지반의 물성치, 구형지하공동의 심도 및 크기를 선택하였고, 각 특성인자들의 값의 변화가 지표침하에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 또한 지하공동의 직경에 대한 상대적 깊이와 지표침하의 관계를 분석하였고, 이를 통해 지하공동의 붕괴 예측 및 보강유무를 결정하기 위한 근간을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권4호
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• pp.383-396
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• 2015

모래자갈층에서 터널굴착 시 발생하는 지표침하에 의해 지상빌딩에 발생하는 손상도를 분석하였다. 모래자갈층의 두께와 터널까지의 심도는 약 20m이고 터널의 폭과 높이는 각각 12m, 8.6m이다. 터널은 막장전방을 3열의 강관다단그라우팅으로 보강하면서 시공하였다. 터널시공 중에 빌딩주변 36개소에서 지표침하를 계측하였고 이를 이용하여 3차원 지표침하면을 구하고 빌딩의 위치에 따라 처짐비와 수평변형율로 빌딩의 손상도를 평가하였다. 시공 중 계측된 지표침하는 약 1~4mm로 작았고 빌딩은 수평압축변형을 받는 상태가 되어 빌딩에 손상이 발생하지 않았다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.436-446
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• 2008

지반침하 지역의 지표침하량은 지하 채굴적의 높이보다 작은 것으로 분석되고 있다. 이러한 원인은 암반의 부피팽창률이며 아직까지 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부피팽창률 산정을 위해 3차원 입체 모델을 이용하여 지표침하량과 침하영향범위를 고려한 이론식을 유도하였다. 또한 수치해석 시 부피 팽창률의 적용성 검토를 위하여 개별요소 프로그램인 UDEC(Universal Distinct Element Code)을 이용하여 측압계수의 변화에 따른 지표침하의 변화 양상과 점착력의 변화에 따른 부피팽창률의 변화 양상을 분석하였다.