• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.47-55
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• 2013

대구 지하철 굴착공사 중 노출된 굴착벽의 수평변위분석을 위해 서로 인접한 3개소의 경사계 계측자료를 이용하여 굴착지반의 변위특성 및 원인을 지질공학적 관점에서 고찰하였다. 연구지역은 경상누층군 하양층군 반야월층 지반에 해당하며 안산암질화산암, 석회질셰일, 사암, 호온펠스, 규장암맥 등으로 구성된 하부의 암반층과 이를 부정합으로 피복하고 있는 상부의 토사층으로 구성된다. 경사계 계측공 중 D4 지반의 암반층은 RMR V 등급이며, 층리면과 단층면을 따라 심도 12 m 지점에서 N34W 방향으로 최대수평변위량이 101.39 mm로 분석 되었고, D5 지반의 암반층은 RMR IV 등급이며, 셰일의 층리면, 셰일과 규장암의 접촉면을 따라 심도 9 m와 14 m에서 거의 남쪽 방향으로 최대수평변위량이 53.01 mm ~ 55.17 mm로 측정 되었다. Y6 지반의 암반층은 RMR III 등급이며, 상부 토사층과 하부 암반층의 경계면인 부정합면을 따라 심도 7 m 지점에서 S52W 방향으로 12.65 mm의 최대수평변위량을 나타낸다. 굴착벽에서 측정한 암반 내 불연속면들을 평사투영하여 예상되는 변위방향과 각 경사계 계측분석 결과 얻어진 수평변위방향이 거의 일치하는 결과를 보였으며, 굴착벽의 지중수평변위는 암반 내 불연속면의 발달정도와 종류, 배향 및 암석의 종류에 좌우되며, 굴착벽에 수직방향과 수평평행방향의 벡터 합성 방향으로 많이 발생한다. 또한 토사층 내 지중수평변위의 양상이 심도에 따라 비교적 곡선이며 연속적 궤적을 보이는데 반해 암반층 내 지중수평변위의 양상은 직선적이고 불규칙적 궤적을 나타낸다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권4호
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• pp.383-392
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• 2022

Although pipelines are composed of segmental tubes commonly connected by rubber gasket or push-in joints, current studies mainly simplified pipelines as continuous structures. Effects of joints on three-dimensional deformation mechanisms of existing pipelines due to tunnel excavation are not fully understood. By conducting three-dimensional numerical analyses, effects of pipeline burial depth, tunnel burial depth, volume loss, pipeline stiffness and joint stiffness on bending strain and joint rotation of existing pipelines are explored. By increasing pipeline burial depth or decreasing tunnel cover depth, tunneling-induced pipeline deformations are substantially increased. As tunnel volume loss varies from 0.5% to 3%, the maximum bending strains and joint rotation angles of discontinuous pipelines increase by 1.08 and 9.20 times, respectively. By increasing flexural stiffness of pipe segment, a dramatic increase in the maximum joint rotation angles is observed in discontinuous pipelines. Thus, the safety of existing discontinuous pipelines due to tunnel excavation is controlled by joint rotation rather than bending strain. By increasing joint stiffness ratio from 0.0 (i.e., completely flexible joints) to 1.0 (i.e., continuous pipelines), tunneling-induced maximum pipeline settlements decrease by 22.8%-34.7%. If a jointed pipeline is simplified as a continuous structure, tunneling-induced settlement is thus underestimated, but bending strain is grossly overestimated. Thus, joints should be directly simulated in the analysis of tunnel-soil-pipeline interaction.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.347-356
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• 2006

기존의 단선터널에 근접하여 신설터널의 시공시 기존터널의 안정성 확보를 최우선하기 위해 건전도 평가를 반영한 안정성 검토 수행 및 터널의 안전확보를 위해 검토 반영된 사례를 분석하였다. 건전도 평가결과 및 근접도 구분에 따른 신설터널에 대한 대책으로 선대구경수평심발과 Line Drilling을 병용하고 민가구간은 무진동암파쇄공법을 적용하여 진동과 소음을 허용치 이내로 제어하였다. 또한 신설터널 시공중에 발생할 수 있는 기존구조물에 대한 영향을 평가하여 열차의 운행과 사용중인 구조물의 안정성 확보를 위하여 Basset System을 계획하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.507-520
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• 2014

본 연구는 점성토 지반에서 터널 굴착장비를 이용하여 터널을 굴착할 때 토피고 변화에 따라 발생하는 지표변위 특성을 고찰하였다. 이를 위하여 현장조건과 유사한 시료를 이용하여 실내축소모형시험을 수행하였다. 토피고에 따라 1.5D, 2.0D, 2.5D, 3.0D의 총 4개의 Case 에 대하여 모형시험을 수행하였다. 이러한 모형시험을 통하여 터널굴착 시 발생하는 지표변위를 측정하여 3차원적 영향분포를 정량적으로 분석하였으며, 더불어 변위양상도 규명하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권4호
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• pp.315-327
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• 2019

Deep excavations for development of subway systems in metropolitan regions surrounded by adjacent buildings is an important geotechnical problem, especialy in Tabriz city, where is mostly composed of young alluvial soils and weak marly layers. This study analyzes the wall displacement and ground surface settlement due to deep excavation in the Tabriz marls using two dimensional finite element method. The excavation of the station L2-S17 was selected as a case study for the modelling. The excavation is supported by the concrete diaphragm wall and one row of steel struts. The analyses investigate the effects of wall stiffness and excavation width on the excavation-induced deformations. The geotechnical parameters were selected based on the results of field and laboratory tests. The results indicate that the wall deflection and ground surface settlement increase with increasing excavation depth and width. The change in maximum wall deflection and ground settlement with considerable increase in wall stiffness is marginal, however the lower wall stiffness produces the larger wall and ground displacements. The maximum wall deflections induced by the excavation with a width of 8.2 m are 102.3, 69.4 and 44.3 mm, respectively for flexible, medium and stiff walls. The ratio of maximum ground settlement to maximum lateral wall deflection approaches to 1 with increasing wall stiffness. It was found that the wall stiffness affects the settlement influence zone. An increase in the wall stiffness results in a decrease in the settlements, an extension in the settlement influence zones and occurrence of the maximum settlements at a larger distance from the wall. The maximum of settlement for the excavation with a width of 14.7 m occurred at 6.1, 9.1 and 24.2 m away from the wall, respectively, for flexible, medium and stiff walls.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권6호
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• pp.565-577
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• 2022

In this study, a series of three-dimensional numerical parametric study was conducted to investigate deformation mechanisms of an existing box culvert due to an adjacent multi-propped basement excavation in clays. Field measurements from an excavation case history are first used to calibrate a baseline Hardening Soil Small Strain (HS-small) model, which is subsequently adopted for parametric study. Results indicate that the basement-box culvert interaction along the basement centerline can be considered as a plane strain condition when the length of excavation (L) reaches 14 H_e (i.e., final excavation depth). If a plane strain condition (i.e., L/H_e=12.0) is assumed for analyzing the basement-box culvert interaction of a short excavation (i.e., L/H_e=2.0), the maximum settlement and horizontal movement of the box culvert are overestimated significantly by up to 15.7 and 5.1 times, respectively. It is also found that the deformation of box culvert can be greatly affected by the basement excavation if the distance between the box culvert and retaining wall is less than 1.5 H_e. The induced deformation in the box culvert can be dramatically reduced by improving the ground inside the excavation or implementing other precautionary measures. For example, by adding jet grouting columns within the basement and installing an isolation wall behind the retaining structures, the maximum settlements of box culvert are shown to reduce by 37.2% and 13.4%, respectively.

• 농업과학연구
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• 제23권1호
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• pp.25-38
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• 1996

연약지반상에 시공되는 용 배수로 굴착사면의 안정문제를 구명하기 위하여 굴착사면의 경사에 따른 지반의 거동을 한계평형법 및 유한요소법에 의하여 해석하고 실제 현장실험과 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수로에서 수위를 급강하시켰을 때 과잉공극수압의 영향으로 균열이 발생하였고, 그 이후에 공극수압의 감소는 완만하게 나타났다. 2. 연직굴착시는 굴착폭이 클수록 균열의 폭도 커지고, 굴착깊이가 깊어지면서 진행성 파괴형태를 나타냈다. 3. 연약지반에서 소규모의 굴착공사를 할 때 최소안전율은 굴착사면의 경사(1:1, 1:1.5, 1:2)보다는 점착력(1.0, 1.5, 2.0, 2.5, $3.0t/m^2$)에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 4. 굴착이 진행되면서 소성영역이 발달하는 상부사면에서는 침하가 발생하였으며, 굴착저면에서는 히빙현상이 나타났다. 5. 최대전단응력은 저부지반으로 갈수록 크게 나타났으며, 이와같은 현상은 인장영역을 발생시켜서 국부적인 파괴 가능성을 증가시킴을 알 수 있었다. 6. 최대전단변형은 굴착깊이에 따라 증가하며, 굴착저면에서 가장 큰값을 나타내고 굴착사면의 중앙저부에 집중되는 분포형태를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.169-176
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• 2001

This study aims to present a more reasonable control value than the exiting one by comparing and analyzing control values and field instrument8tion values of the whole excavation depth of the four case sites, using geometric averaging as a statistical method. The range of the study is confined to the horizontal displacement of braced excavation walls among a variety of items, prescribed in the control values by approximately of the allowable and design values, and by safety factors. As a result, it is desirable to revise 70, 90, and 100 percent of LEVEL I, II, and III, respectively. The horizontal displacement values of the allowable and design values approximations should change to 104, 133, and 148 percent of the allowable and design values, respectively. In addition, modifying the horizontal displacement control value of the braced excavation walls is not needed. The horizontal displacement value, presented in the control value as a safety factor, is now 1.19, as it has a slight difference from the present value.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.43-46
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• 2017

최근 도심지 포화로 전 세계적으로 지하공간개발이 활발히 진행되고 있으며 굴착공사는 지상 및 지하의 굴착 인접 구조물에 의한 다양한 굴착공법으로 시공이 주로 이루어지고 있다. 굴착공사 중 시공 부주의나 시공기술 미흡, 지하수 유출, 급격한 지층의 변화에 대응실패, 토류 시스템 구성품의 문제등으로 인해 각종 지반함몰 사고가 발생하고 있다. 지반함몰 방지를 위해 지반조사 분석을 통한 지반함몰 위험영향인자를 도출하고자 한다. 최근 75개소 지반조사값을 토대로 지반함몰 요인을 분석하고 조사항목으로는 지역별, 통일분류법(U.S.C.S), 공법, 굴착심도를 통해 분석을 하였다.