• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.195.1-195.1
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• 2011

This paper presents an experimental study on a new potential geothermal energy source obtained from tunnel structures. An "energy textile", which is a textile-type ground heat exchanger, was fabricated between a shotcrete layer and a guided drainage geotextile in the tunnel lining system. To examine the long-term thermal behavior of the energy textile, the difference in temperatures of the inlet and outlet fluid circulating through the heat exchange pipe within the energy textile was monitored using a constant-temperature water bath. Daily heat exchange rate of the energy textile during cooling operation was estimated from the measured temperatures of the inlet and outlet fluid through the energy textile. The air and ground temperature was also continuously monitored. The operation of the energy textile as a ground heat exchanger was simulated using a 3D numerical CFD model (Fluent). The thermal conductivity of shotcrete and concrete lining components and temperature variation of air in the tunnel were incorporated in the model. The numerical analysis shows a good agreement with the long-term monitoring result.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.221-234
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• 1999

본 논문에서는 불연속암반내 시공되는 터널의 유한요소해석에 있어서 절리요소를 이용한 불연속면의 모델링에 관한 내용을 다루었다. 불연속 암반터널의 모델링이 가능한 유한요소해석 프로그램의 개발을 위해 기존의 유한요소해석 프로그램 GEOFE2D에 불연속면의 모델링이 가능한 절점변위 절리요소를 적용하고 모형실험 및 기존의 상용프로그램과의 비교를 통해 그 타당성을 검증하였다. 또한 검증된 GEOFE2D를 이용하여 불연속면이 터널의 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 불연속면이 터널을 관통하는 경우에 대한 해석을 수행하고, 그 과정에서 불연속면과 숏크리트 라이닝 교차부에서의 변위 적합조건을 만족시킬 수 있는 불연속면 모델링 기법을 제시하였다. 한편, 해석결과를 분석한 결과 불연속면은 터널 주변의 응력-변형률 상태에 현저한 영향을 미치며, 특히 불연속면이 관통하는 부위에서의 숏크리트 라이닝 축력 및 휨 모멘트가 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 불연속면을 포함하는 터널의 거동해석시에는 불연속면에 대한 보다 상세한 모델링이 수반되어야 실제 거동에 보다 근접하는 해석결과를 도출시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.465-474
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• 2005

This paper presents the interaction effect between tunneling and groundwater on tunnel behavior. A parametric study is then conducted on the various tunneling situations frequently encountered in Seoul area using a 3D stress-pore pressure coupled finite-element model with emphasis on the effects of ground and lining permeabilities. It is shown that the ground and lining responses are significantly influenced by the relative permeability between the ground and the lining, and that the circumferential pre-grouting is effective in minimizing the tunnelling and groundwater interaction.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.79-86
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• 2004

지반과 숏크리트 사이의 인터페이스 특성은 지반하중이 숏크리트 라이닝에 전달되는 과정에서 중요한 역할을 한다. 또한 인터페이스 특성은 지반 및 숏크리트 라이닝의 거동에 상당한 영향을 미친다. 그러나 대부분의 수치 해석적 연구에서는 이러한 인터페이스 특성을 단순히 가정하여 적용해 왔으며 이를 규명하기 위한 시도도 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 터널 측벽에서 회수된 숏크리트/암석 코어에 대해 직접전단시험과 인터페이스 수직압축시험을 실시하여 점착력, 인장강도, 마찰각, 전단강성 및 수직강성과 같은 인터페이스 특성을 규명하고자 하였다. 인터페이스 특성의 시간 의존적인 변화양상과 비교하기 위하여 압축강도와 탄성계수와 같은 숏크리트의 역학적 물성도 측정하였다. 실험결과로부터, 지반과 숏크리트 라이닝 사이의 인터페이스 특성은 역학적 물성과 유사하게 상당한 시간 의존적 거동을 보인다는 것을 확인하였다. 또한 인터페이스 특성의 시간의존적인 거동을 지수함수와 로그함수 형태로 잘 근사 시킬 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제12권2호
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• pp.107-114
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• 2002

터널 2차라이닝은 지반하중의 합리적인 산정기준의 부재와 보수적 경향의 지반이완하중법이 적용되고 있기 때문에 과다한 경향으로 보강되고 있는 실정이다. 2차라이닝에 고려되는 주요하중으로는 지반이완하중과 수압을 들 수 있으며, 배수터널의 경우에는 지반하중이 가장 큰 하중이 된다. 터널 주변 지반에 별도의 외력이 작용하지 않는다면, 2차라이닝에 작용하는 하중의 직접적인 원인은 1차지보재의 지지력 저하이다. 따라서, 2차라이닝의 설계시에는 지반과 1차지보재와의 상호작용을 고려한 합리적인 해석방법이 요구된다. 본 논문에서는 단순한 질량-스프링 모델을 통하여 지반-1차지보재-2차라이닝의 상호작용을 개념적 모델로 설명하였으며, 이를 원형터널에 대한 이론해석을 통하여 지반-1차지보재-2차라이닝 의 상호작용에 대한 하중전이 특성을 입증하였다. 그리고, 복잡한 터널해석조건에 대한 본 모델의 적용성을 검토하기 위하여 수치해석법의 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.17.1-24
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• 1995

In tennelling lattice girders have basically the same function as steel arch supports. They serve as elements of temporary lining and in some cases also as part of the permanent lining. Also lattice girders are closely connected with that of the shotcreting lining technique. This paper presents the results of modelling test for analysing shorcrete rebound, shotcreting time and finding void spaces using the aretificial tunnel wall which consist of wood to evaluate the site applicability of lattice girders for tunnel support. Test results indicate that in case of using lattice girders as a tunnel support material, shotcrete rebound, shotcreting time and occurrence of void spaces are relatively reduced comparing to H-beam steel rib. And we can get some informations ths lattice girder has various advantages when we use it as one of tunnel support materials.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4C호
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• pp.147-154
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• 2011

현재 NATM 터널의 설계 시 지반하중을 시공중에는 숏크리트, 강지보재 및 록볼트로 구성된 1차지보재가 부담하고, 장기적으로 1차지보재는 기능을 상실하고 2차지보재인 콘크리트라이닝이 부담하는 것으로 간주하는 것이 일반적이다. 그러나, 지반조건이 불량한 경우에 적용되는 강지보재는 숏크리트로 피복되어 있어 부식가능성이 작으므로 장기적으로 기능이 완전히 손실된다는 것은 지나치게 보수적인 개념이다. 숏크리트의 경우에도 장기적으로 열화가 진행되는 것은 사실이지만 하중지지 능력이 완전히 손실된다고 간주하는 것 역시 매우 보수적인 개념이다. 본 연구에서는 이론식 및 수치해석을 통하여 1차지보재가 장기적으로 지지할 수 있다고 판단되는 합리적인 지보압과 허용 이완하중고를 산정하였으며, 산정된 1차지보재의 지보압을 고려하였을 경우 콘크리트라이닝의 단면력 변화에 대하여 분석하였다. 검토 지반조건은 지하철 저토피터널을 대상으로 하였으며 주변 지반조건은 풍화암과 연암인 경우에 대하여 분석하였다. 검토결과 강지보재의 지보압을 고려할 경우 콘크리트라이닝의 경제적인 설계가 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.31-40
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• 2006

최근 부각되고 있는 환경친화적인 설계의 결과로서 터널 입출구의 구조물이 연약한 지반(붕적층) 에 불가피하게 건설 되곤 한다. 그런 터널 공사의 경우, 주변 지반뿐만 아니라 라이닝 지보재의 충분한 지지력을 확보해야 한다. 이와 관련하여, 높은 강성을 갖는 H형 강지보재가 라이닝을 지지하기 위해 흔히 사용되었다. 그러나 수치해석에 의한 구조적인 안정성을 평가하는데 있어서 그 효과는 무시되는 젓이 관례였다. 본 연구에서는 붕적층에 적용된 터널에 대하여 강지보재로 사용된 H형강을 수치해석 모델에서 강성 적용을 0%, 50%, 75%, 100%로 반영하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 각 강성 적용율에 따른 숏크리트 용력 감소효과를 비교 검토하였다. 수치해석으로부터 얻어진 데이터는 현장계측결과와 비교하였다, 연구 결과로부터 강지보재의 숏크리트에 대한 효과가 검증되었고 적절한 강성률은 50~75%의 범위 내에서 적절한 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.237-247
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• 2006

터널의 장기 내구성을 향상시키고 싱글쉘 터널공법을 적용하기 위해서는 고성능 숏크리트 라이닝의 사용이 필수적이라고 할 수 있다. 숏크리트에 적용되는 혼화재료 가운데, 실리카 흄과 같은 포졸란 재료들이 숏크리트의 강도와 내구성을 향상시키는데 주된 영향을 미친다고 할 수 있다. 또한 시멘트 광물계 급결제는 기존 급결제와 비교하여 응결이 빠르며 친환경적인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 포졸란 재료인 메타카올린과 칼슘 알루미네이트 시멘트 광물계 급결제를 적용하여 습식 숏크리트의 성능을 향상시키는데 목표를 두었다. 메타카올린과 실리카 흄의 적용에 따른 성능을 비교하기 위하여 각각의 사용량을 시멘트 중량의 4%와 8%로 적용하였다. 또한 메타카올린과 실리카 흄을 시멘트 중량의4% 및 8%로 병용 혼입한 경우에 대해서도 검토하였다. 각 배합조건에 대해 배합된 숏크리트의 응결시간, 압축강도, 휨강도, 투수성 및 동결융해저항성을 측정한 결과, 숏크리트의 고성능화를 위해 실리카 흄의 대체 재료로서 메타카올린을 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.71-83
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• 2009

숏크리트는 터널에서 적용되는 요요한 주지보재이다. 숏크리트의 품질평가는 터널의 안전한 시공과 효과적인 운영을 위한 핵심 요소이다. 숏크리트가 암반에 적절히 타설되었다 하더라도, 막장 및 벤치부에서의 발파, 수축, 지반의 변형 등으로 인해 숏크리트 균열발생 및 배면공동 등의 문제를 야기한다. 본 논문에서는 비파괴 시험인 충격 반항 기법(Impact-Echo) 및 지하레이다 탐사(GPR)를 이용하여 경임에 타설된 숏크리트 배면의 접착상태를 평가하고자 하였다. 기존의 수치해석 연구에 대한 검증과 더불어 현장 적용성에 대한 검토를 위해 실험적 연구를 수행하였다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실 및 공동 조건으로 구분할 수 있다. 실내 실대형 시험체에 이 세 가지 숏크리트 접착상태를 조사하였다. 충격반향시험으로부터 획득된 신호는 시간영역, 주파수 영역, 및 시간-주파수 영역에서 각각 분석되었다. 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었으며, 그 결과는 기존의 수치해석 연구로부터 획득한 신호특성과 잘 부합하였다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 다음과 같은 특징들을 나타낸다. 즉, 주파수 영역에서 자기스펙트럼밀도가 커지며, 기하학적 감쇠비는 감소하고, 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타내며, 숏크리트 두께가 얇을수록 그 공진시간이 길어진다. 또한 본 연구에서 제시한 상관계수를 이용하여 숏크리트의 접착상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 숏크리트의 접착상태를 평가할 수 있는 평가 기법 및 평가 기준을 제안하였다.