• 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.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제26권9호
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• pp.33-47
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• 2010

Underground constructions continue to provide challenges to Geotechnical Engineers yet they pose the best opportunities for development and deployment of advance technologies for analysis, design and construction. The reason for this is that, by virtue of the nature of underground constructions, more data and information on ground characteristics and response become available as the construction progresses. However, due to several barriers, these data and information are rarely, if ever, utilized to modify and improve project design and construction during the construction stage. To enable the use of evolving realtime data and information, and adaptively modify and improve design and construction, the paper presents an analysis and design system, called AMADEUS, for underground projects. AMADEUS stands for Adaptive, real-time and geologic Mapping, Analysis and Design of Underground Space. AMADEUS relies on recent advances in IT (Information Technology), particularly in digital imaging, data management, visualization and computation to significantly improve analysis, design and construction of underground projects. Using IT and remote sensors, real-time data on geology and excavation response are gathered during the construction using non-intrusive techniques which do not require expensive and time-consuming monitoring. The real-time data are then used to update geological and geomechanical models of the excavation, and to determine the optimal, construction sequences and stages, and structural support. Virtual environment (VE) systems are employed to allow virtual walk-throughs inside an excavation, observe geologic conditions, perform virtual construction operations, and investigate stability of the excavation via computer simulation to steer the next stages of construction.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권2호
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• pp.115-124
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• 2023

By conducting three-dimensional simulation with consideration of small-strain characteristics of soil stiffness, the effects of excavation geometry and tunnel cover to diameter ratio on deformation mechanisms of an existing tunnel located either at a side of basement or directly underneath the basement were systematically studied. Field measurements were used to verify the numerical model and model parameters. For basement excavated at a side of an existing tunnel, the maximum settlement and horizontal displacement of the tunnel are always observed at the tunnel springline closer to basement and tunnel crown, respectively, regardless of basement geometry. By increasing basement length and width by five times, the maximum movements of tunnel located at the side of basement and directly underneath the basement increase by 450% and 186%, respectively. Obviously, tunnel movements are more sensitive to basement length rather than basement width. For basement excavated at a side of an existing tunnel, tunnel movements at basement centerline become stable when basement length reaches 10 H_e (i.e., final excavation depth). Moreover, tunnel heaves due to overlying basement excavation become stable when the normalized basement length (L/H_e) is larger than 8.0. As tunnel cover to diameter ratio varies from 2.5 to 3.0, the maximum heave and tensile strain of tunnel due to overlying basement excavation decrease by up to 41.0% and 44.5%, respectively. If basement length is less than 8 H_e, the assumption of plane strain condition of basement-tunnel interaction grossly overestimates tunnel movements, and ignores tensile strain of tunnel along its longitudinal direction. Thus, three-dimensional numerical analyses are required to obtain a reasonable estimation of tunnel responses due to adjacent and overlying basement excavations in clay.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권5호
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• pp.525-538
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• 2023

The development of a city is closely linked to the construction and operation of its subway system. However, constructing a new subway tunnel under an existing station is an extremely complex task, and the deformation characteristics and mechanical behavior of the new subway tunnel during the excavation process can greatly impact the normal operation of the existing station. Although the previous studies about the case of underpass engineering have been carried out, there is limited research on the condition of a newly-built subway tunnel that closely undercrossing an existing station with zero distance between them. Therefore, this study analyzes the deformation law and mechanical behavior characteristics of the preliminary lining of the underpass tunnel during the excavation process based on the real engineering case of Chengdu Metro Line 8. This study also makes an in-depth comparison of the influence of different excavation methods on this issue. Finally, the accuracy of numerical simulation is verified by comparing it with on-site result. The results indicate that the maximum bending moment mainly occurs at the floor slab of the preliminary lining, while that of the ceiling is small. The stress state at the ceiling position is less affected by the construction process of the pilot tunnel. Compared to the all-in-one excavation method, although the process of partial excavation method is more complicated, the deformation of preliminary lining caused by it is basically less than the upper limit value of the standard, while that of the all-in-one excavation method is beyond standard requirements.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.261-275
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• 2012

본 논문은 이수식 쉴드 TBM 굴착시 굴착면 안정에 큰 영향을 미치는 굴착면의 이수 침투에 따른 이막형성여부에 대하여 해석적 고찰을 수행하였다. 이러한 해석적 접근은 이수식 쉴드 TBM의 계획 및 설계시 최적 장비 형식 선정 및 시공계획 수립에 참고가 될 수 있으나, 이제까지 이에 대한 효과적인 해석적 방법에 대하여 제안된 것이 없는 상황이다. 따라서 본 논문에서는 사질토 입자의 모델링에 효과적인 $PFC^{2D}$의 Fluid Coupling simulation을 이용하여 해석을 수행하였으며, 해석결과, 이수침투 특성은 굴착 대상지반의 투수성과 이수특성(비중, 점성계수등)에 따라 변화됨을 파악할 수 있었다. 본 해석적 접근방법을 통하여 이수식 쉴드 TBM의 계획 설계단계에서 대상지반 특성을 고려한 이수 점도관리 방안 수립과 함께 시공중의 초기굴진단계에서의 최적 이수점도의 재검증을 통하여 안전한 터널시공에 도움이 될 것이라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.379-387
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• 2010

본 논문에서는 고속국도 제 12호선 담양-성산간의 양방향 터널의 설계 시, 지반 물성치의 불확실성을 고려하기 위해 위험도 분석에 근거하여 최적의 지보패턴 및 굴착방법을 결정하는 사례를 소개하였다. 이를 위해 지보량과 굴착방법이 다른 3 가지 적용 안을 선정하고, 터널의 안정성을 정량화할 수 있는 개념인 안전율을 사용하여 각각의 경우에 대해 Monte Carlo simulation 기법을 사용하여 위험도를 구하였다. 이때 결과의 신뢰도를 높이기 위하여 정규분포를 만족하는 총 729가지 경우의 지반물성치 조합 (변형계수, 점착력, 내부마찰각)을 생성하여 사용하였다. 또한 터널의 발생변위 및 숏크리트 휨응력 분포를 비교 분석하여 터널의 안정성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.621-628
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• 1997

하상 굴착 공사는 골재 채취, 토사준설, 교량 건설 또는 하천을 횡단하여 매설하는 관로 공사 등 여러 가지 경우에 이루어지고 있다. 이러한 하상 굴착 공사 과정에서 발생하는 다량의 부유물질(SS)은 수질을 오염시키며 환경에 악영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 현장 여건상 정교한 수치해석모형을 적용할 수 없는 경우에, 2차원 이송-확산 모형을 단순화하여 유도한 Fick 확산 모형에 의하여 부유물질의 농도를 산정하고 오탁 방지 시설 설치에 따른 부유물질 농도의 저감 효과를 평가하는 방법을 검토하였다. 강원도 동해시에 위치한 전천의 송유관로 매설공사를 대상으로, Fick 확산 모형이 하상 굴착으로부터 발생하는 부유물질의 농도 산정과 오탁방지막의 설치에 따른 오염 저감 효과를 사전에 예비적으로 평가하는 실무적인 방법이 될 수 있음을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.239-250
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• 2009

본 논문에서는 지반의 지반조건, 굴착특성 및 지층구성을 고려한 터널굴착 유발 주변지반의 침하 및 수평변위에 대한 거동특성을 수치해석적 방법으로 조사하였다. 이를 위해서 먼저 지반변위 예측방법에 관한 관련 사례조사 및 문제점분석을 수행하고, 이를 바탕으로 한 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 이러한 사례조사의 분석결과는 지반조건에 따른 주변 지반변위의 특성을 일차적으로 파악하기 위해 이용되며, 또한 기존방법의 문제점을 파악함과 동시에 수치해석적 매개변수연구를 위한 기초자료로서 활용된다. 수치해석적 매개변수연구는 먼저 굴착유발 주변 지반변위 계측이 신뢰성 있게 측정된 사례를 토대로 시뮬레이션을 실시하여 수치해석상 필요한 접근방법 및 적합한 지반모델을 설정하고, 이를 토대로 지반조건, 굴착 특성 및 지층구성을 달리한 매개변수 연구를 수행하였다. 이러한 과정을 수행한 후 굴착으로 인한 주변지반의 침하 및 수평 지반변위가 변해가는 과정을 종합적으로 분석하여 그 거동을 파악하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.19-29
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• 2015

최근 국내에서는 굴착현장의 안전성에 대한 중요성 때문에 현장계측과 수치해석을 활용한 시공 관리방안에 대한 관심이 점점 더 높아지고 있다. 따라서 본 연구는 이를 위한 대안으로서 국내 다양한 굴착현장의 계측(경사계)자료들을 활용하여 미지점에 대한 변위값 추정과 기지점에서 향후 발생될 것으로 예상되는 변위값 예측을 위해 플랙탈(Fractal) 이론의 적용성을 검토하였다. 계측자료는 일반현장과 붕괴사고가 발생된 현장의 자료를 분석하였는데, 분석 시에는 계측 주기에 따른 수평변위의 변화 양상에 대해서 Hurst 지수를 산정하여 예측값을 모사하는데 사용하였으며, 그 결과를 실측값과 비교 검토하였다. 그 결과, 일반현장의 계측결과의 Hurst, H=0.7~0.8의 범위로 나타났다. 이는 H > 1/2로서 양의 상관성을 나타내 자기 유사성(self-similarity)을 확인할 수 있었으며, Hurst 지수로 모의된 예측값들은 계측값들과 매우 높은 상관성을 나타내었다. 또한 붕과가 발생된 현장의 계측자료들에 대한 분석결과에서는 붕괴발생 수주일 전부터 Hurst 지수의 이상 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 추가적인 자료축적을 통하여 굴착현장 흙막이 벽체의 안전관리에 플랙탈 이론을 활용성을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.245-259
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• 2003

Refering to the articles "Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995)" and "Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla 2002)" this article deals with technologies for design, stability analysis and construction of the tunnel being driven in the squeezing rock mass. The definition of this type of behavior was proposed by ISRM(1994). The identification and quantification of squeezing is given according to both the empirical and semi-empirical methods available to anticipate the potential of squeezing problems in tunnelling. Based on the experiences and lessons learned in recent years, the state of the art in modem construction methods was reported, when dealing with squeezing rock masses by either conventional or mechanical excavation methods. The closed-form solutions available for the analysis of the rock mass response during tunnel excavation are described in terms of the ground characteristic line and with reference to some elasto-plastic models for the given rock mass. Finally numerical methods were used for the simulation of different models and for design analysis of complex excavation and support systems, including three-dimensional conditions in order to quantify the influence of the advancing tunnel face to the deformation behavior of the tunnel.