• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.27-32
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• 2018

제한된 토지의 효율적인 활용을 위해 과거로부터 지하공간 개발에 따라 수많은 지반굴착 공사가 이루어져 왔다. 지반굴착은 굴착면 주변지반의 응력변화와 변위를 수반함에 따라 굴착면의 안정성에 영향을 미치게 되어 지반거동에 대한 영향을 예측하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 영향 예측을 위한 방법으로 수치해석방법이 주로 이용되며, 최근 컴퓨터 성능 향상과 더불어 수치해석 프로그램의 발달로 매우 복잡한 문제도 적용이 가능해졌다. 그러나 일부 특수해석을 제외하고 대부분 해석모델을 산정 및 적용이 간편한 Mohr-Coulomb 해석모델을 적용함에 따라 굴착면 바닥부에서 실제보다 큰 변위가 발생하는 것으로 예측되어 필요 이상의 보강이 이루어지는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 지반굴착 과정을 모사하여 수치해석을 수행하였으며, 해석모델로 Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Duncan-Chang, Hardening Soil 해석모델을 적용하여 그 결과를 비교분석하였다. 본 연구는 수치해석을 통한 지반굴착 문제해결 시 다양한 지반굴착 조건별로 적합한 해석모델 선정을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.87-100
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• 1996

본 연구에서는 동반논문(오세붕 & 이승래, 1996)에서 정식화한 비등방경화 구성모델에 대한 내재적인 응력적분 알고리즘의 정확성과 효율성을 검증하였다. 비배수 삼축압축시험경로에 대한 오차평가를 통하여 정확도해석을 수행하였고 수치적인 굴착해석예제를 수행함으로써 정확도 및 수렴도를 분석하였다. 그 결과 제안된 알고리즘이 비등방경화 구성관계에 대하여 음력을 정화하게 적분하고 Newton 법을 이용한 비선형 해석시에 점근적인 2차 수렴도를 확보함을 알 수 있었다. 그리고 이러한 검증을 토대로 지반의 초기조건 및 시공단계를 고려한 유한요소법을 이용하여 실제 굴착문제를 해석하였다. 비등방경화 구성관계를 이용함으로써, 추정된 벽체의 변위는 Cainflay모델에 비하여 실제와 더 유사한 해석결과를 얻을 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권4호
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• pp.315-324
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• 2018

With rapid economic growth, numerous deep excavation projects for high-rise buildings and subway transportation networks have been constructed in the past two decades. Deep excavations particularly in thick deposits of soft clay may cause excessive ground movements and thus result in potential damage to adjacent buildings and supporting utilities. Extensive plane strain finite element analyses considering small strain effect have been carried out to examine the wall deflections for excavations in soft clay deposits supported by diaphragm walls and bracings. The excavation geometrical parameters, soil strength and stiffness properties, soil unit weight, the strut stiffness and wall stiffness were varied to study the wall deflection behaviour. Based on these results, a multivariate adaptive regression splines model was developed for estimating the maximum wall deflection. Parametric analyses were also performed to investigate the influence of the various design variables on wall deflections.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.321-328
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• 2009

기존 터널에 근접하여 절리암반 굴착시 사면의 적절한 보강방법 및 시기는 굴착사면과 터널과의 근접도, 굴착사면 경사는 물론 절리상황에 의해 영향을 받자만 현재까지는 경험적으로 결정되고 있다. 본 연구에서는 터널에 근접하여 절리암반 지반을 굴착시 굴착단계에 따른 굴착사변에서의 하중전이 특성과 터널거동과의 상관관계를 분석하기 위하여 절리각도와 굴착사면 경사를 영향인자로 한 대형 모형시험을 실시하였다. 시험결과, 터널변형은 터널 천정부 또는 바닥부에 근접한 절리면 굴착시 가장 크게 발생을 하였으며, 사면과 터널의 안정성은 굴착사면의 경사와 관련하여 굴착단계에 따라 변화하였다. 향후 본 연구결과를 활용하여 절리암반에서의 터널과 사면의 보강방안을 도출하고자 한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권3호
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• pp.265-281
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• 2022

A set of slurry shield test system capable of cutter cutting and slurry automatic circulation is used to investigate the deformation characteristics, the evolution characteristics of support resistance and the distribution and evolution process of earth pressure during excavating and collapsing of slurry shield tunneling in circular-gravel layer. The influence of cover-span ratio on surface subsidence, support resistance and failure mode of excavation face is also discussed. Three-dimensional numerical calculations are performed to verify the reliability of the test results. The results show that, with the decrease of the supporting force of the excavation face, the surface subsidence goes through four stages: insensitivity, slow growth, rapid growth and stability. The influence of shield excavation on the axial earth pressure of the front soil is greater than that of the vertical earth pressure. When the support resistance of the excavation face decreases to the critical value, the soil in front of the excavation face collapses. The shape of the collapse is similar to that of a bucket. The ultimate support resistance increase with the increase of the cover-span ratio, however, the angle between the bottom of the collapsed body and the direction of the tunnel excavation axis when the excavation face is damaged increase first and then becomes stable. The surface settlement value and the range of settlement trough decrease with the increase of cover-span ratio. The numerical results are basically consistent with the model test results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.331-341
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• 2007

기존터널에 근접 굴착 할 때 발생하는 흙막이벽체의 수평변위를 억제시키기 위해 버팀대에 선행하중을 가했다. 이러한 목적으로 흙막이벽체에 큰 선행하중을 가할 수 있는 새로운 선행하중 시스템을 모형시험에 적용하였다. 대형 시험은 폭 2.0m, 높이 6.0m, 길이 4.0m인 모형 토조에서 수행하였고 시험지반은 모래로 조성하였다. 직경 1.2m인 모형 터널은 시험지반 굴착 전에 설치하고 지반을 조성한 후에 모형터널에 근접해서 흙막이벽체를 설치하고 시험지반을 굴착하면서 모형 터널과 흙막이벽체 및 지반의 거동을 측정하였다. 이때에 선행하중 재하효과를 확인하기 위하여 선행하중을 가하지 않는 시험은 물론 선행하중을 가하여 흙막이벽체의 수평변위를 억제하는 시험을 실시하였고 수치해석을 실시하여 대형 시험결과와 비교하였다. 그 결과 선행하중을 설계축력 이상으로 적용시켜 흙막이벽체의 수평변위를 감소시켰을 때 벽체 배면에 있는 기존 터널의 안정성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.851-859
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• 2018

There are two primary causes of the ground movement due to tunnelling in urban areas; firstly the lost ground and secondly the groundwater depression during construction. The groundwater depression was usually not considered as a cause of settlement in previous research works. The main purpose of this study is to analyze the combined effect of these two phenomena on the transverse settlement trough. Centrifuge model tests and numerical analysis were primarily selected as the methodology. The characteristics of settlement trough were analyzed by performing centrifuge model tests where acceleration reached up to 80g condition. Two different types of tunnel models of 180 mm diameter were prepared in order to match the prototype of a large tunnel of 14.4 m diameter. A volume loss model was made to simulate the excavation procedure at different volume loss and a drainage tunnel model was made to simulate the reduction in pore pressure distribution. Numerical analysis was performed using FLAC 2D program in order to analyze the effects of various groundwater depression values on the settlement trough. Unconfined fluid flow condition was selected to develop the phreatic surface and groundwater level on the surface. The settlement troughs obtained in the results were investigated according to the combined effect of excavation and groundwater depression. Subsequently, a new curve is suggested to consider elastic settlement in the modified Gaussian curve. The results show that the effects of groundwater depression are considerable as the settlement trough gets deeper and wider compared to the trough obtained only due to excavation. The relationships of maximum settlement and infection point with the reduced pore pressure at tunnel centerline are also suggested.

• 터널과지하공간
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• 제14권4호
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• pp.295-303
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• 2004

연약층과 견고한 암반층이 습곡형태로 혼재된 지질조건의 지하 심부 채굴 현장을 대상으로, 심부 급경사 연약층의 단계적 굴착 진행에 따른 갱도 및 주변 암반의 거동 양상을 전산해석과 현장계측을 통하여 비교 분석하였다. 전산해석에서는 Hoek ＆ Brown의 경험적 파괴기준 및 변형률연화모델을 적용한 탄소성 해석 기법을 이용하였다. 현장계측에서는 유압캡슐, 지중변위계, 내공변위계를 갱도 및 주변 암반에 설치하여 응력과 변위를 계측하였다. 경험적 파괴조건 및 변형률연화모델을 이용한 탄소성 해석은, 현장 지질조건 및 채굴과정의 복잡함에도 불구하고 현장계측결과와 유사한 양상을 보여주어 타당성을 검증할 수 있었다. 이러한 전산해석 및 현장계측의 비교를 통해 지하 굴착 갱도의 변형 거동 과정을 예측하고 이후의 굴착 및 지보보강 설계의 지침을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.191-210
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• 2017

The concern study, present the results of experimental study on the performance of deep excavation by using image processing technique particle image velocimetry (PIV). The purpose of present study is to check the application of PIV for the successive ground deformation during deep excavation. To meet the objectives of concern study, a series of reduce scale model test box experiments are performed by considering the wall stiffness, ground water table effect and ground relative density. The results are presented in form of contour and vector plots and further based on PIV analysis wall and ground displacement profile are drawn. The results of present study, indicate that, the PIV technique is useful to demonstrate the ground deformation zone during the successive ground excavation as the degree of accuracy in PIV analysis and measured results with LVDT are within 1%. Further the vector and contours plot effectively demonstrate the ground behavior under different conditions and the PIV analysis results fully support the measured results.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.33-46
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• 2018

본 논문에서는 대심도 굴착시 흙막이 벽체에 대한 실내 모형실험 결과를 다루었다. 지반의 지하수위와 벽체의 강성등의 영향인자가 흙막이 벽체 및 지반 거동에 미치는 영향에 대한 정성적 고찰을 위하여 기존 CIP 벽체와 CS-H벽체의 휨강성에 따른 상사법칙을 적용하여 제작 및 사용하여 모형실험을 수행하였으며, 실제 현장을 모사하여 버팀보 설치 및 굴착을 진행하였다. 또한 벽체, 지반 거동 분석을 위하여 PIV 분석을 수행하였으며, 벽체변위, 지반침하 및 지반 수평변위를 분석하여 지하수위가 높아질수록 벽체 강성이 작아질수록 변위가 커지는 것을 확인하였다.