• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.133-149
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• 2021

본 논문은 터널 굴착 시 굴착면의 안정성 확보를 위해 매우 활발히 적용되고 있는 강관보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 실제 현장의 계측결과를 이용하여 연구한 결과를 수록하였다. 계측방법은 12 m의 강관에 형상변위계와 변형률계를 부착하여 실제 터널면에 보강을 시행한 다음 강관의 변형과 응력의 계측값을 분석하여 거동 특성을 파악하였으며, 6 m마다 강관이 중첩되는 것을 고려하여 7 m 굴착 시까지의 계측결과를 활용하였다. 또한, 허용응력이 다른 강관(SGT275와 SGT550)을 적용하여 강도차이에 따른 강관 보강재의 거동 특성도 확인하였다. 굴착면에 강관을 설치하고 최초 1 m 굴착 후 다음 굴착이 진행되기 전까지 7시간 동안의 강관 거동을 분석한 결과 굴착 이완하중에 따른 아칭효과로 응력이 재분배되는 거동 특성을 확인할 수 있었다. 1 m씩 굴착됨에 따라 3차원적인 이완하중의 응력분배로 인해 굴착된 구간은 4~6 m 굴착 시 가장 큰 변형을 나타내었다. 이러한 계측을 통해 굴착 전방지반의 설치된 강관에도 변형과 응력이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, SGT275강관(항복강도 275 MPa)과 SGT550강관(항복강도 550 MPa)의 거동을 비교한 결과 변형량의 차이는 최대 18배, 응력은 최대 12배 정도 차이가 발생되어 강도가 큰 강관일수록 이완하중에 대응이 유리한 것으로 나타났다. 본 논문에서는 실제 터널 굴착에 따른 강관의 계측결과를 이용하여 이완하중의 아칭효과에 대응하는 강관 보강 그라우팅의 거동 메커니즘을 확인할 수 있었고, 그 결과를 본 논문에 수록하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.1199-1213
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• 2011

이수가압식 쉴드공법은 사질토에서 적용성이 우수하지만, 이수압이 낮으면 이수 유출 및 지반변형이 발생하기도 한다. 따라서 이수가압식 쉴드에서는 초기 막장압보다 큰 초과 이수압을 가하여 막장 안정을 유지한다. 그러나 이수압이 너무 높으면 전방 지반의 수동 파괴를 유발하므로 수동 파괴 위험성을 줄이고 이수압을 증가시키는 방법으로 막장 전방에 수평 차수층을 설치하는 방안이 있으나 위치와 규모, 효과가 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 포화 사질토에서 막장전방에 차수 그라우팅 적용시 발생하는 효과를 규명하기 위하여 모형실험을 수행하였다. 실험 결과, 차수층이 있는 경우가 없는 경우보다 이수압을 크게 가할 수 있어서 전방 차수층이 막장 안정성을 증대시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 막장 안정성 증대에 가장 큰 영향을 주는 적정 차수층은 길이 1.0~1.5D, 설치높이 1.0D로 나타났다. 초기 막장압 대비 최대 이수압의 비로 막장의 자립 안전율(F)을 제안할 수 있으며, 전방 차수층을 적정 위치에 설치할 경우 초기 막장압보다 3.5~4.0배 크게 이수압을 가할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.23-33
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• 2015

본 연구에서는 인천국제공항 3단계 건설 사업에 포함된 지중열시스템에 대한 적정 지중열교환기 선정을 위해 현장 부지내 시스템의 열원(지중열원, 지하수), 채움재(벤토나이트, 콩자갈), 열교환 파이프 형태(U, D-U)별로 지중열교환기를 설치하여 지중열전도도, 시공성, 경제성을 평가하였다. 이를 위해 벤토나이트 그라우트에 single U형의 열교환파이프가 삽입된 일반수직밀폐형-I, 열교환 파이프의 접촉면적을 늘려 열교환율을 높이기 위해 single U형 열교환파이프를 두 개 삽입한 Double U형 일반수직밀폐형-II, 일반수직밀폐형-I의 채움재를 벤토나이트 대신 콩자갈로 적용한 개량수직밀폐형 및 SCW(standing column well)에 채움재를 넣은 함몰방지개방형(geohil)을 시험시공하였다. 초기비용에 대한 비용 비교분석결과 일반수직밀폐형-I 대비 개량수직밀폐형, 일반수직밀폐형-II의 경우 초기비용이 절감되었지만 시공성(채움재 주입, 열교환 파이프 삽입) 및 시공일수를 고려할 때 높은 경제성을 기대하기 어려우리라 판단된다. 또한 Geohil의 경우 초기 비용이 더 늘어났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.67-75
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• 2018

본 연구에서는 상부하중 재하 시 마이크로파일 선단부가 팽창하면서 확대되어 단부 주변 지반을 압축하고, 이에 따라 주면마찰력이 발휘되어 그라우팅 이전 단계에서도 지지력을 확보할 수 있는 고정지압구가 장착된 마이크로파일을 개발하였다. 본 연구의 목적은 개발된 고정지압구형 마이크로파일의 지반강도에 따른 적용성을 확인하고, 기존의 단순 선단확장형 마이크로파일 대비 지지거동 특성을 비교하는 데에 있다. 이를 위하여 선단저항과 주면저항을 분리하여 측정할 수 있는 모형토조를 포함한 새로운 시험장치를 고안하였으며, 고안된 시험장치를 이용한 지반강도 및 파일의 선단단면 변화에 따른 모형 재하시험을 수행하였다. 시험결과, 개발된 마이크로파일은 지반강도가 클수록 쐐기수평력에 의한 단부 주면마찰력이 더 증가하며, 풍화암 강도 이상 지반에서 더 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 확인되었다. 그리고 풍화암 강도 이하의 지반강도 지반에서도 쐐기수평력 발휘에 따른 단부 확경으로 인해 추가적인 지지력 확보 효과가 나타날 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.53-61
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• 2012

본 연구에서는 복합형 지지방식으로 개발된 MC앵커에 대한 연구를 수행하였다. MC앵커는 선단 정착장치가 확장되어 천공된 공벽에 지압력이 발휘됨에 따라 인발력 증대와 그라우팅이 제대로 이루어지지 않을 경우에도 앵커체가 지반에서 탈락하지 않는 특성이 있다. 또한, 앵커강선과 더불어 보강철근을 삽입하여 인장손실을 감소시키는 동시에 시공성을 높이고 앵커강선의 손실이 발생하였을 때 네일의 역할을 기대할 수 있어 장기적인 안정성 향상을 꾀할 수 있다. 그러나, MC앵커와 같은 복합형 앵커는 마찰형 앵커와 지지구조가 다르기 때문에 지반과 그라우트의 마찰력에 의한 인발력 산정방식은 적합하지 않다. 특히, 국내의 경우에는 복합형 앵커에 대하여 지반특성을 고려한 설계법이 명확하게 정립되어 있지 않아 복합형 앵커의 인발력이 과소 또는 과대 평가되는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 복합형 앵커의 일종인 MC앵커의 특성을 평가하기 위하여 강도변화가 심한 셰일지반을 대상으로 총 9개소에서 시험앵커를 시공하여 인발, 인장 및 장기변위를 측정하였다. 또한, 시험결과를 일반 마찰형 앵커의 경우와 비교, 분석하여 MC앵커의 거동 특성을 평가하였으며, 시험결과 셰일층에서 MC앵커는 일반 마찰형 앵커에 비해 인발력 증대효과를 확인할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권2호
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• pp.109-115
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• 2018

본 연구에서는 시멘트 생산에 의한 $CO_2$ 배출과 이로 인한 환경 부하를 감소시키기 위해 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 활용하여 기존 SCW 공법에 사용되던 시멘트주입재를 친환경 무기결합재로 대체하여 모르타르를 제작하고 친환경 밀크주입재로써 적용이 가능한지를 파악하였다. 본 연구 결과 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않은 비소성 시멘트를 이용한 NSB 경화체가 보통 포틀랜드 시멘트 경화체와 비교해 내산성, 내해수성, 압축강도 등이 우수한 것으로 나타나고 있다. 따라서 본 연구를 통해 만들어진 친환경 무기결합재 모르타르는 높은 내구성, 내화학성을 요구하는 SCW 공법과 같은 흙막이벽, 해양하부구조물 등의 지반재료용 결합재에 적용이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.41-56
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• 2017

최근 대도시에서는 교통량 증가 등으로 인해 대심도 터널 건설의 필요성이 날로 증대되고 있어서, 대심도 복층터널의 분기에 대한 연구가 필요한 실정이다. 때문에 본 연구에서는 FLAC 2D 프로그램을 이용하여 지반의 종류, 측압계수, 보강방법, 토피고를 매개변수로 선정하여 민감도 분석을 실시하였다. 궁극적으로 터널 분기부에서 최적의 분기부 형상 및 보강방법을 찾고자 하였다. 본 연구결과 일반적인 생각과 달리 박스형 확폭단면이 아치형보다 안정성이 높게 나타났다. 이는 아치형 굴착면적이 박스형보다 약 30% 정도 넓었기 때문인 것으로 판단된다. 또한 지반이 좋지 않은 경우는 록볼트 보강보다 강관그라우팅 보강 시의 안정성이 더 높았으며, 강관그라우팅의 보강두께와 범위는 확폭부의 안정성에 큰 영향을 끼치지 못하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.51-60
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• 2004

Soil Nailing 공법은 국내의 경우 1993년 처음으로 적용된 이후 최근에는 가시설용에서 영구용으로 확대되어 적용되고 있다. Soil Nailing 공법에 있어서 강성 전면벽체는 지반의 변형을 억제하는 역할을 하며, 인접한 건물 또는 지하구조물 등의 손상을 최소화 하기 위한 목적으로 사용되고 있다. 국내의 경우 도심지에 적용되고 있는 Soil Nailing 벽체는 지반의 이완을 최소화하기 위해 H-Pile+토류판, 쉬트파일, SCW 및 JSP 등의 흙막이 벽체와 함께 종종 사용되고 있다. 그러나 전면벽체의 강성을 고려하기 위한 적당한 설계방법에 대한 제시가 없는 실정이어서 안전측에서 벽체의 강성에 의한 구속효과를 무시하여 왔다. 본 연구에서는 Soil Nailing 벽체의 전체 안정성에 벽체의 강성이 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 실내모형실험이 수행되었으며, 전단강도감소기법과 같은 수치해석기법을 이용한 매개변수변화연구도 시도되었다. 매개변수변화연구에서는 전면벽체의 강성의 영향을 알아보기 위해 콘크리트 전면벽체의 두께를 변화시켰다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.219-226
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• 2005

서울지하철5호선에 설치된 60여개 집수정의 지하수 유입량을 6년간 조사 분석한 결과 터널연장 1km당 유입량은 분당 $0.77m^3$으로 집수정 설계기준인 박스구조물은 $2m^3$, 터널구조물은 $3m^3$와 비교 했을때 상당한 여유가 있는 것으로 분석되었다 붉은색 침전물은 첨성분이 가장 많이 포함되어 있었는데 이는 흙막이 공법과 지역 특성상 철분을 많이 포함하고 있는 지하수에 원인이 있는 것으로 판단되었다. 백색 침전물의 경우 가장 많이 발견된 성분은 산화칼슘으로 건설당시 지반보강을 위하여 시행한 그라우팅 주업재인 시멘트가 지하수와 함께 터널 내부로 유입된 침전물로서 터널의 안전성에는 영향이 없을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.401-408
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• 2005

Recently shield TBM tunnellings are being applied to subway construction in Korean cities. Generally these kinds of tunnellings have the problems in the stability of ground such as subsidence because urban subway is constructed in the shallow depth. A sinkhole occurred on the road just above the tunnel during tunneling in Kwangju, so a survey for upper layer of the tunnel was needed. But conventional Ground Probing Radar can't be applicable due to the presence of steel-mesh screen in the shield segment, so no existent geophysical method is applicable in this site. Because the outer surface of each shield segment is electrically insulated, dipole-dipole resistivity method which is popular in engineering site investigation, was tried to this survey for the first time. Specially manufactured flexible ring-type electrodes were installed into the grouting holes at an interval of 2.4 m on the ceiling. The K-Ohm II system which has been developed by KIGAM and tested successfully in many sites, was used in this site. The system consists of 1000Volt-1Ampere constant-current transmitter, optically isolated 24 bit sigma-delta A/D conversion receiver - maximum 12 channel simultaneous measurements, and graphical automatic acquisition software for easy data quality check in real time. Borehole camera logging with circular white LED lighting was also done to investigate the state of the layer. Measured resistivity data lack of some stations due to failing opening lids of holes, shows general high-low trend well. The dipole-dipole resistivity inversion results discriminate (1) one approximately 4 meter diameter cavity (grouted but incompletely hardened, so low resistivity - less than $30{\Omega}m$), (2) weak zone (100-200${\Omega}m$), and (3) hard zone (high resistivity - more than 1000${\Omega}m$) very well for the distance of 320 meters. The 2-D inversion neglects slight absolute 3-D effect, but we can get satisfactory and useful information. Acquired resistivity section and video tapes by borehole camera logging will be reserved and reused if some problem occurs in this site in the future.