• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.173-194
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• 2017

Access shaft is of critical importance to the construction and operation of underground rock caverns. It usually has a relatively large cross-section and penetrates through fill materials, soil layers, and weathered rocks before reaching the caverns excavated in solid bedrock. In this paper, the design and construction of vertical shafts are reviewed in terms of diameter, depth, geological conditions, and support structure. Three shaft alternatives, namely alternative I: vertical shaft with spiral roads, alternative II: upper shaft with spiral roads & lower tunnels, alternative III: plain shaft, are proposed based on a simplified geological profile of the Jurong formation, Singapore. The advantages and limitations of the three types of shafts are discussed. The key issues relating to shaft design and construction, such as the shaft sinking, water control, support structure, are also discussed with a series of solutions provided, such as the sequential excavation, pre-grouting and diaphragm walls.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.388-396
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• 2009

록볼트는 지하공동 굴착시 암반의 과도한 이완을 초기에 방지할 수 있는 가장 중요한 터널 지보재 중 하나이다. 국내외에서 록볼트의 설치에 따른 침하저감 및 보강효과, 다양한 록볼트 형태에 따른 터널 안정성 증대효과 등 록볼트 지보효과에 대한 많은 연구는 있으나, 록볼트에 긴장력을 가함으로써 절리암반의 지반보강 효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수평절리암반을 모사한 모형지반에서 록볼트의 긴장력 및 설치간격을 변수로 하여 대형모형실험을 실시하여, 록볼트에 의한 지반 보강효과를 확인하였다. 록볼트의 긴장력에 의한 절리암반 보강효과를 확인하기 위하여 단순보를 조성하여 긴장력과 설치간격을 변수로 하였다. 굴착에 따른 모형지반 중앙하부 처짐량을 측정하여 록볼트로 보강된 보강영역의 지반변형계수를 도출하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권2호
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• pp.99-111
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• 2022

Instability of bolted rock mass has been a major hazard in the underground coal mining industry for decades. Developing effective support guidelines requires understanding of complex bolted rock mass failure mechanisms. In this study, the dynamic failure behavior, mechanical behavior, and energy evolution of a laboratory-scale bolted specimens is studied by conducting laboratory static-dynamic coupled loading tests. The results showed that: (1) Under static-dynamic coupled loading, the stress-strain curve of the bolted rock mass has a significant impact velocity (strain rate) correlation, and the stress-strain curve shows rebound characteristics after the peak; (2) There is a critical strain rate in a rock mass under static-dynamic coupled loading, and it decreases exponentially with increasing pre-static load level. Bolting can significantly improve the critical strain rate of a rock mass; (3) Compared with a no-bolt rock mass, the dissipation energy ratio of the bolted rock mass decreases exponentially with increasing pre-static load level, the ultimate dynamic impact energy and dissipation energy of the bolted rock mass increase significantly, and the increasing index of the ratio of dissipation energy increases linearly with the pre-static load; (4) Based on laboratory testing and on-site microseismic and stress monitoring, a design method is proposed for a roadway bolt support against dynamic load disturbance, which provides guidance for the design of deep underground roadway anchorage supports. The research results provide new ideas for explaining the failure behavior of anchorage supports and adopting reasonable design and construction practices.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.332-343
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• 2010

본 연구는 시공성, 효율성, 경제성, 안정성, 환경성 측면에서 기존 록 볼트보다 지보재 특성이 우수한 스파이럴 볼트의 적용 확대 활성화 방안으로 대체 지보재로서 스파이럴 볼트의 지보효과를 평가하는데 있다. 본 연구를 위하여 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 기존 록 볼트와 스파이럴 볼트에 대한 역학적 특성을 비교하였으며, 실내인발시험을 수행하여 지보재의 변위, 인발하중, 구속압 등 지보재의 성질을 살펴보았다. 또한 현장 원위치 인발시험을 실시한 결과를 실내인발시험과 비교하여 기존 록 볼트와 스파이럴 볼트의 지보특성 차이점을 평가하였다. 이상의 실내 및 현장시험에서 얻어진 결과를 FLAC3D를 이용한 수치해석 결과와 비교하여 두 지보재의 지보효과 차이를 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권2호
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• pp.141-149
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• 2018

In this paper, the creep behavior of bolted rock was analyzed by using the unconfined creep tests and the numerical results. Based on the test results, the Bolted Burgers creep model (B-B model) was proposed to clarify the creep mechanism of rock mass due to rock bolts. As to the simulation of the creep behaviour of bolted rock, a new user-defined incremental iterative format of the B-B model was established and the open-source $FLAC^{3D}$ code was written by using the object-oriented language (C++). To check the reliability of the present B-B creep constitutive model program, a numerical model of a tunnel with buried depth of 1000 m was established to analyze the creep response of the tunnel with the B-B model support, the non-support and the bolt element support. The simulation results show that the present B-B model is consistent with the calculated results of the inherent bolt element in $FLAC^{3D}$, and the convergence deformation can be more effectively controlled when the proposed B-B model is used in the $FLAC^{3D}$ software. The big advantage of the present B-B creep model secondarily developed in the $FLAC^{3D}$ software is the high computational efficiency.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.5-12
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• 2011

터널의 지보패턴 선정 시 지표지질조사, 시추조사, 물리탐사 및 실내암석 시험 등의 결과로부터 암질을 파악하고 암반분류법, 국내 외 시공사례, 수치해석 등을 종합적으로 고려하여 암반등급을 구분하고 등급별 굴착공법 및 표준지보패턴을 설계하게 된다. 개정된 터널설계기준에 의하면 터널 설계를 위한 암반등급은 RMR을 바탕으로 등급별로 구분할 것을 권장하고 있으며, 필요할 경우 보다 세분화된 등급구분과 Q분류법 적용을 허용하는 등 탄력적인 기준을 제시하고 있다. 또한, 터널건설 시 구조물과 지반의 거동에 영향을 미치는 인자는 주로 지반자체의 특성, 지하수, 그리고 구조물 재료의 특성 등 불확실한 요소들이 주요 인자들이므로 터널 설계 시 지보패턴의 적정성 검증은 반드시 수반되어야 하며, 오늘날 이러한 검증방법 역시 다양화되고 전문화 되어가는 실정이다. 본 연구에서는 임하댐 비상여수로 터널에 대해 RMR과 Q값에 의한 지보패턴의 선정의 적정성을 경험적 방법 및 수치해석을 통한 분석과 현장 실측자료와의 비교 분석을 시행하여 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.118-131
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• 1993

In this study, the results of elasto-plastic analysis for a subway tunnel using finite element method are presented. To determine input data for the analysis we carried out rock mass classificaton, insitu test and back analysis using measured displacements. Tunnel convergence, extension of yielding Zone and support load are described. By comparing the results of four different reinforcement patterns, the influence of those patterns on tunnel stability is presented. As a result of the analysis we suggest a ratonal reinforcement pattern.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.231-237
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• 2001

This paper presents some proposed methods for discontinuum analysis with rock discontinuities data acquisited in tunnel design stage. The limit equilibrium method for rock block sliding and falling proposed in this paper can consider the tunnel excavation and support stage, and, to the extent, the standard deviations and means of joint set orientation. Simple Distinct Elemet modelling methods are recommended in estimating the stability of tunnels in jointed rock masses. Because, the simple models are likely to show more consistent and clear than very complex model with finite joint length and joint deviation parameters.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권4호
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• pp.363-371
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• 2019

In this study, the load carrying behavior of piled rafts installed in inclined bearing rock layer was investigated for rock-mounted and -socketed conditions. It was found that settlements induced for an inclined bearing rock layer are larger than for a horizontal layer condition. The load capacity of piled rafts for the rock-mounted condition decreased as rock-layer inclination angle (${\theta}$) increased, while vice versa for the rock-socketed condition. The load capacities of raft and piles both decreased with increasing ${\theta}$ for the rock-mounted condition. When bearing rock layer was inclined, loads carried by uphill-side piles were greater than those by downhill-side piles. The values of differential settlements of rock-mounted and -socketed conditions were not significantly different whereas slightly higher for the rock-socketed condition. The values of load sharing ratio (${\alpha}_p$) and its variation with settlement were not markedly changed by the inclination of bedrock. It was shown that ${\alpha}_p$ for piled rafts installed in rock layer was not affected by ${\theta}$ whereas actual loads carried by raft and piles may vary depending on the pile installation and rock-layer inclination conditions.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.825-835
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• 2019

터널 설계 시 조사를 통하여 지반을 여러 개의 등급으로 분류한 후 지보패턴표에 따라 해당 지보시스템을 적용하게 된다. 그러나 암반 등급을 기준으로 한 단순한 패턴 적용방식은 암반 등급 경계부에서 발생하는 종방향 응력 전이를 고려하지 못한다. 본 연구는 NATM 터널의 종방향 암반 등급 변화부에서 응력 변화를 추정하기 위한 3차원 수치해석을 실시하였으며 Influence Line (영향선) 및 Trend Line (경향선)을 이용하여 하중전이 영향권을 파악하고자 하였다. 연구 결과 터널 굴착방향으로 암반 등급이 하향 변화하면 등급변화 경계를 중심으로 강성이 약한 암반에서 강성이 큰 암반 방향으로 0.35~0.7D 범위에서 응력 전이가 발생하며 이를 고려하여 암반 등급의 종방향 하향 변화부에서는 연구결과의 0.35~0.7D 영향권을 감안하여 안전측으로 1.0D 정도의 하향패턴을 추가 적용하는 것이 필요하다.