• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.911-917
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• 2018

This paper concerns a numerical investigation on the effect of construction sequence on three-arch (3-Arch) tunnel behavior. A three-arch tunnel section adopted in a railway tunnel construction site was considered in this study. A calibrated 3D finite element model was used to conduct a parametric study on a variety of construction scenarios. The results of analyses were examined in terms of tunnel and ground surface settlements, shotcrete lining stresses, loads and stresses developed in center column in relation to the tunnel construction sequence. In particular, the effect of the side tunnel construction sequence on the structural performance of the center structure was fully examined. The results indicated that the load, thus stress, in the center structure can be smaller when excavating two side tunnels from opposite direction than excavating in the same direction. Also revealed was that no face lagging distance between the two side tunnels impose less ground load to the center structure. Fundamental governing mechanism of three-arch tunnel behavior is also discussed based on the results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.255-264
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• 2009

본 연구에서는 2-Arch 터널의 3차원 거동 메카니즘에 관한 내용을 다루었다. 이를 위해 도심지 지하철에 적용된 2-Arch 터널을 고려하였으며 3차원 유한요소해석을 수행하여 좌우 터널의 이격거리, 지반조건, 토피고 등에 대한 매개변수연구를 실시하였다. 해석결과 토대로 다양한 조건에 대한 터널 천단침하 및 쇼크리트 응력, 중앙기둥 작용하중 등을 중점으로 분석하였으며, 그 결과를 토대로 좌우 터널 이격거리, 지반조건, 토피고에 따른 2-Arch 터널의 거동 메카니즘을 고찰하였다. 그 결과 숏크리트 라이닝 응력 및 중앙 기둥 작용하중은 후행터널 시공에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며 터널관통지층이 취약할 경우 후행터널이 선행터널의 거동에 영향을 미치는 영향거리가 증가하는 것으로 분석되었다. 본 논문에서는 해석 결과를 토대로 2-Arch 터널의 시공중 변위 및 숏크리트 라이닝 응력 변화 경향에 대한 구체적인 내용을 기술하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.91-97
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• 2007

절리가 존재하는 암반에서 2-Arch 터널을 굴착할 때 절리방향과 굴착단계에 따른 필라하중의 변화를 실험적으로 연구하였다. 이를 위해, 대형 모형 실험기(폭 3.3m, 높이 3.0m, 길이 0.45m)에 1/10 크기의 2-Arch 모형터널을 갖는 다양한 각도의 절리를 포함한 지반을 조성하고, 실제 시공과정을 따라 굴착하면서 터널굴착으로 인한 터널 주변지반의 변형을 측정하고, 굴착단계에 따라 필라에 작용하는 하중을 측정하였다. 계측된 데이터로부터 2-Arch 터널의 굴착에 따른 거동을 분석한 결과 절리의 각도에 따라 굴착단계별로 터널 주변지반의 변형 및 필라에 작용하는 하중이 크게 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1518-1525
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• 2008

This paper concerns optimum design of 2-Arch tunnel. A 2-Arch tunnel adopted in a subway tunnel construction site is considered in this study. A calibrated 3D finite element model was adopted to conduct a parametric study on the lagged distance between left and right tunnel faces. The results of analysis were examined to determine optimum lagged distance for minimizing the interaction between the left and right tunnels. The results indicated that the shotcrete lining stress and the center pillar load are more influenced by the second tunnel excavation than the tunnel deformation. Also shown is that a lagged distance of 20m is sufficient to minimize the interaction between two tunnels. Fundamental mechanism of 2-arch tunnel was also investigated based on the results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.215-231
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• 2011

본 논문에서는 연직 불연속면을 포함하는 지반에서 얕은 심도 2-arch 터널 굴착에 따른 거동특성을 실험적으로 연구하였으며, 2-arch 터널 굴착에 따른 필러부 하중전이 특성을 관찰하였다. 연직 불연속면의 위치를 변화시키고, 2-arch터널 시공단계별로 모형실험을 수행하였다. 실험결과, 2-arch 터널 굴착에 따른 이완하중이 불연속면이 위치한 곳에 집중되었고, 불연속면에 차단되어 불연속면을 넘어서까지 하중이 전이되지는 않았다. 또한 인접한 터널의 하반을 굴착할 때보다 상반을 굴착할 때에 필러부와 지반변형에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.247-260
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• 2002

본 논문은 대전역사 하부를 대단면 3-arch 터널로 횡단하기 위한 설계사례를 소개하였다. 본 구간의 당초 계획은 파이프루프에 의한 언더피닝 공법이었으나, 시공상의 어려움과 안전상의 문제로 터널공법으로 변경되었다. 터널폭은 약 28m로 현재까지 국내에서 건설된 터널중 최대폭이고 높이는 10m 이다. 지반조건으로 토피는 터널폭보다 작은 23m 에 불과하며 터널 주변지반은 풍화암이다. 또한, 지상의 대전역사와 경부선 선로의 허용침하기준이 매우 엄격하였다. 따라서, 터널안정성 확보와 더불어 지반침하를 최대한 억제하기 위하여 다양한 대책을 적용하였으며, 이를 검토하기 위하여 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.171-182
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• 2004

사질토지반에서 2 Arch 터널을 굴착할 때에 중앙터널의 굴착규모와 인버트 폐합에 따른 중앙필러 및 터널 주변지반의 거동특성을 규명하기 위하여 모형실험을 수행하였다. 3개로 분리되어 수직이동이 가능한 가동판 위에 중앙필러와 모형라이닝을 설치하고 모형지반 조성 후에 가동판을 강하시켜서 중앙터널굴착을 표현하였고, 중앙터널굴착 후에 좌 우측 터널을 굴착하였으며 굴착이 완료된 2 Arch 터널 전체에 대한 가동판을 움직여서 2 Arch 터널굴착에 따른 하중전이 및 지반이완 형태는 물론 중앙필러에 작용하는 하중의 변화를 관찰하였다. 실험중에 가동판, 중앙필러 및 바닥판에 작용하는 이완하중 및 전이하중을 측정하였고, 모형터널의 내부와 지중 및 지표에 변위계를 설치하여 모형터널의 내공변위 및 지반의 변위를 측정하였다. 본 연구결과 시공순서와 라이닝의 기초부 구속조건에 따라 중앙필러가 부담하게 되는 하중의 변화를 확인하였고 2 Arch 터널굴착에 따른 하중전이 및 지반이완형태를 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.97-105
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• 2009

3-Arch터널 시공초기인 1990년대 중반에 시공된 4개소의 3-Arch터널을 대상으로 열화발생여부를 조사하였으며, 그 결과 4개 터널 모두 중앙기둥측 상, 하선 아치부에서 발생형태가 유사한 종방향 균열이 조사되었다. 4개 터널 줄 3개소의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 높고 1개의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 낮아 이 2개군의 시공과정상 차이점을 분석하였으며 비파괴시험 및 정밀육안조사, 지반조건이 취약한 1개의 터널을 대상으로 안전성평가를 실시하여 이러한 열화들의 원인과 이에 따른 안전성여부를 판단하였다. 그 결과 안전성은 확보되었으며 중앙터널 기둥측 상, 하선아치부에 발생한 열화는 중앙터널굴착에 앞서 선시공되는 상, 하선 콘크리트라이닝의 철근배근불량과 이후의 시공단계인 중앙터널 굴착시의 영향이 큰 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.227-237
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• 2005

본 연구에서는 수평 불연속면 하부에 굴착한 얄은 섬도의 2-Arch 터널의 거동을 실험적으로 규명하고자 하였다. 이를 위하여 토피고와 불연속면의 위치를 변화시켜가며 모형실험을 수행하였다. 모형실험은 실제 2-Arch 터널의 Pilot 터널굴착에서 본선터널불착에 이르는 시공단계가 반영된 실험순서에 따라 진행되었다. 연구결과로 부터 토피고에 따른 2-Arch 터널 주변지반의 하중전이 메커니즘의 변화와 불연속면 위치에 따른 이완영역의 분포 및 범위의 변화를 확인하였다. 또한 시공단계에 따른 중앙필러의 역학적 거동을 규명하였으며 불연속면 위치가 터널에 근접할수록 중앙필러 작용하중이 증가하는 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권3호
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• pp.179-188
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• 2002

본 연구는 한 경부 고속철도 터널의 NATM 굴착에 의한 2 arch 확공 굴착 시 발생되는 진동 및 응력의 변화가 터널 및 인근 사면에 미치는 영향을 사전에 파악하여 안정성을 검토하는 데에 그 목적이 있다. 지반물성치를 산정하기 위해 시추공 조사, TV검층 및 속도검층을 실시하였다. 2차원 해석을 통해 불확실한 지반의 물성을 변수로 간주하고 가능한 범위 내에서 해석을 수행함으로서 특정한 지반 물성이 입력 정수로서 결정되었다. 정적 및 발파 진동에 의한 준-정적(pseudo-static)안전율을 계산하였으며, 3차원 해석을 통해 터널굴착으로 인한 터널 및 터널 주변의 거동과 터널 지보재의 적정성 여부를 조사하였다.