• Geomechanics and Engineering
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• 제6권5호
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• pp.503-515
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• 2014

On the basis of Hoek-Brown failure criterion, a numerical solution for the shape of collapsing block in the rectangular cavity subjected to seepage forces is obtained by upper bound theorem of limit analysis. The seepage forces obtained from the gradient of excess pore pressure distribution are taken as external loadings in the limit analysis, and the pore pressure is easily calculated with pore pressure coefficient. Thus the seepage force is incorporated into the upper bound analysis as a work rate of external force. The upper solution of the shape of collapsing block is derived by virtue of variational calculation. In order to verify the validity of the method proposed in the paper, the result when the pore pressure coefficient equals zero, and only hydrostatic pressure is taken into consideration, is compared with that of previous work. The results show good effectiveness in calculating the collapsing block shape subjected to seepage forces. The influence of parameters on the failure mechanisms is investigated.

• 한국안전학회지
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• 제11권4호
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• pp.151-155
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• 1996

사면안정 해석에 있어서 기존의 연구는 대부분 침투력의 값을 고려하지 않고 안전율을 계산하여 왔다. 그러나 비정상 침투시 침투력은 안전율에 많은 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 사면안정해석에 있어서 침투력의 영역이 사면의 안전율에 미치는 영향이 큰 것을 확인하기 위해서 Bishop's Simplified Method를 이용하여 이론적으로 침투력을 고려한 안전율계산 수식을 유도하였다. 사면안정 이론식의 전개방법은 제체에 침윤선이 형성될 경우 침윤선을 기준으로 각 절편을 수중상태와 습윤상태로 구분하고, 이 습윤상태의 절편토체에 작용하는 침투력을 고려하여 사면안정수식을 해석했다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.327-333
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• 2002

In this study, the effect of tunnel advance rate on the seepage forces acting on the tunnel face was studied. The finite element program to analyze the groundwater flow around a tunnel with the consideration of tunnel advance rate was developed. Using the program, the parametric study for the effect of the tunnel advance rate and hydraulic characteristics of the ground on the seepage forces acting on the tunnel face was studied. From this study, it was concluded that the tunnel advance rate must be taken into consideration as an additional parameter to assess the seepage forces at the tunnel face and a rational design methodology for the assessment of support pressures required for maintaining the stability of the tunnel face was suggested for underwater tunnels.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.183-204
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• 2007

지하수위 아래에 터널이 굴착되면,지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 이 침투력은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되는 지반반응곡선에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 터널내로의 지하수 흐름으로 발생하는 침투력을 정량적으로 평가하였다. 침투력은 터널 주위의 동수경사의 분포를 바탕으로 계산되었으며, 이 결과를 바탕으로, 정상류 흐름일 때 침투력을 고려한 지반반응곡선의 이론해를 유도하였다.보강이 없는 경우와 전면 접착형 록볼트와 숏크리트 라이닝으로 보강된 경우의 변화가 고려되었다. 본 연구에서 유도된 이론해는 수치해석을 통해 검증되었으며, 다양한 토피고와 지하수위 조건에 따른 지반반응곡선의 변화가 연구되었다. 이를 바탕으로 이론해의 적용한계가 제시되었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권2호
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• pp.88-92
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• 2004

The paper decribes a procedure for the evaluation of the effect of seepage force on stability of slopes. The stability of an embankment impounding a water reservoir is highly depend upon the location of seepage line with the embankment. To evaluate the accurate safety factor of an embankment, it is important to illustrate the seepage phenomenon. Of particular interest is the stability following a rapid change of reservoir level. Seepage forces in embankments are easily determined interest is the stability following a rapid change of resrvoir level. Seepage forces in embankments are easily detemined if frictional forces are expressed in relation to hydraulic gradient I. If a piezometer is inserted into a body of embankment, the level to which fee water rises is a measure of the energy at that point.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.41-48
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• 2001

In this study, two factors are simultaneously considered for assessing tunnel face stability: one is the effective stress acting on the tunnel face calculated by upper bound solution; and the other is the seepage force calculated by numerical analysis under the condition of steady-state groundwater flow. The seepage forces calculated by numerical analysis are compared with the results of a model test. From the results of derivations of the upper bound solution with the consideration of seepage forces acting on the tunnel face, it could be found that the minimum support pressure for the face stability is equal to the sum of effective support pressure and seepage pressure acting on the tunnel face. Also it could be found that the average seepage pressure acting on the tunnel face is proportional to the hydrostatic pressure at the same elevation and the magnitude is about 22% of the hydrostatic pressure for the drainage type tunnel and about 28% for the water-proof type tunnel. The model tests performed with a tunnel model had a similar trend with the seepage pressure calculated by numerical analysis. From the model tests it could be also found that the collapse at the tunnel face occurs suddenly and leads to unlimited displacement.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1259-1266
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• 2005

In a NATM tunnel, fully grouted bolts are widely used as part of supporting system. Grouted bolts play an important role not as to take some parts of load acting on a tunnel lining but as to reinforce the ground adjacent the tunnel. In conjunction with tunnel construction, the presence of groundwater may pose a number of difficulties. With respect to tunnel design, influences of groundwater on tunnel behavior have been considered in many aspects. However, the effect on grouted bolts has been rarely investigated. In this study, the behavior of grouted bolts, which are affected by the seepage forces, was examined. To investigate the effects of seepage forces, the theoretical solutions for a drained condition were also found. Based on the theoretical solutions, ground reaction curves considering seepage forces were obtained. By comparing the ground reaction curves supported by grouted bolts with those for the unsupported cases, the effect of reinforcement was evaluated. Finally, through comparison between supported ground reaction curves in the drained condition and those in the case of groundwater flow, it was found that the grouted bolts are more structurely beneficial when the seepage occurs towards the tunnel than when there is no groundwater flow.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.221-228
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• 2002

터널 굴착시 막장의 안정성은 주변지반 및 터널 지보재의 안정성과 아울러 가장 중요하게 평가되어야 할 요소 중의 하나이다. 특히 터널이 지하수위 하에서 시공될 경우 지하수 흐름에 따라 터널 막장에서 발생하게 되는 침투력은 터널 막장의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 침투력은 터널 설계 및 시공시 터널 막장의 안정성 측면에서 중요하게 평가되어야 할 요소이다. 본 연구에서는 지하수위 하에서 터널이 시공될 경우 발생하는 침투력과 관련하여 터널 굴진율이 본 칩투력에 미치는 영향에 대해서 언급하였다. 터널 굴진율을 고려한 지하수 흐름해석을 위하여 유한요소 해석 프로그램이 개발되었다. 본 프로그램을 이용하여 터널 굴진율 및 지반의 투수특성이 터널 막장에 작용하는 침투력에 미치는 영향을 매개변수 분석을 통하여 연구하였다. 본 연구결과, 터널 굴진율은 터널 막장에 작용하는 침투력을 평가하는데 있어서 중요한 추가된 요소로 고려되어야 하며, 결론적으로 터널 막장의 안정성을 유지하기 위한 지보압의 합리적인 산정을 위한 방법론을 제시할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.87-98
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• 2005

지하수위 아래에 터널이 굴착되면, 지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 지반반응 곡선은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되기 때문에 이러한 침투력의 영향을 크게 받게 된다. 본 연구에서는 건조상태 및 침투력을 고려할 경우의 지반반응곡선의 이론식을 각각 유도하였다. 또한, 유도된 이론식은 수치해석을 통하여 검증되었다. 다양한 지하수위 조건에서의 지보계 설치를 고려하여 지보재특성곡선과 함께 지반반응곡선을 연구하였다. 결국, 본 연구에서 유도된 지반반응곡선의 이론식은 합리적인 설계를 위한 적절한 지보계 설치시기 및 지보재 강성 등을 결정하는데 이용될 수 있다.