• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1335-1342
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• 2005

In this paper, there is intended to introduce the new tunnel face shape, that is concave shaped face, and discusses its effects on the tunnel stabilization. Therefore, a comparative analysis in which the stability of a concave face was compared to that of a conventional plane face on the basis of displacement patterns in the tunnel face was conducted using a model test. In order to check and confirm displacement patterns on the concave face according to the radius of curvature as well as those around the face according to lateral pressure coefficient(k), two experimental concave models, produced at a scale of 1:2 and 1:5(tunnel radius), of the forefront of the curved area extended from plane face was built and tested.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.120-129
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• 2013

터널시공 중 발생한 변위를 설계단계에서 설정한 계측관리 기준변위와 비교하여 터널의 안정성을 평가할 때에는 터널막장 후방뿐만 아니라 전방에서 발생하는 변위를 포함한 총변위를 이용하여야 한다. 터널 시공 중 발생하는 총변위를 알기 위하여 터널막장에서 전방을 향해 수평경사계를 설치하여 지중침하를 계측하였고 터널 막장 후방에서는 천단침하계를 이용하여 터널의 천단침하를 계측하였다. 이를 통하여 터널시공 중 발생하는 총천단침하를 계측할 수 있었고 터널막장 전후방 종단선상의 침하곡선 특성도 분석하였다.

• 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권3호
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• pp.235-245
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• 2019

This paper presents a novel methodology for face stability assessment of rock tunnels under water table by combining the kinematical approach of limit analysis and numerical simulation. The tunnels considered in this paper are excavated in fractured rock masses characterized by the Hoek-Brown failure criterion. In terms of natural rock deposition, a more convincing case of depth-dependent mi, GSI, D and ${\sigma}_c$ is taken into account by proposing the horizontally layered discretization technique, which enables us to generate the failure surface of tunnel face point by point. The vertical distance between any two adjacent points is fixed, which is beneficial to deal with stability problems involving depth-dependent rock parameters. The pore water pressure is numerically computed by means of 3D steady-state flow analyses. Accordingly, the pore water pressure for each discretized point on the failure surface is obtained by interpolation. The parametric analysis is performed to show the influence of depth-dependent parameters of $m_i$, GSI, D, ${\sigma}_c$ and the variation of water table elevation on tunnel face stability. Finally, several design charts for an undisturbed tunnel are presented for quick calculations of critical support pressures against face failure.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.427-435
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• 2008

본 연구에서는 지반등급 V중에서 막장자립이 곤란한 지반에 대해 지반고유의 지지력을 최대한 이용하기 위한 굴착공법 및 적정벤치길이에 대해 검토하고, 보조공법으로 막장볼트를 적용할 경우 타설 패턴, 타설 개수에 따라 막장 및 막장주변지반에 어떠한 영향이 발생되는지에 대해 3차원 FEM해석을 수행하였다. 보조벤치 병용전단면공법이 조기 단면폐합으로 변위를 크게 줄일 수 있음을 알 수 있었으며, 타설 패턴으로는 격자상, 교호배치형(지그재그형), 원주상순으로 변위억제효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 타설 개수 증가에 따라 막장축방향 수평변위에 대해 억제효과가 있는 것으로 분석되었으며 보조벤치 병용 전단면공법굴착시공의 경우 막장부 $1.5m^2$에 1개의 막장볼트(격자상) 타설로 막장면 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권6호
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• pp.595-603
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• 2019

A modified model combining Kriging and Monte Carlo method (MC) is proposed for probabilistic estimation of tunnel face stability in this paper. In the model, a novel uniform design is adopted to train the Kriging, instead of the existing active learning function. It has advantage of avoiding addition of new training points iteratively, and greatly saves the computational time in model training. The kinematic approach of limit analysis is employed to define the deterministic computational model of face failure, in which the Hoek-Brown failure criterion is introduced to account for the nonlinear behaviors of rock mass. The trained Kriging is used as a surrogate model to perform MC with dramatic reduction of calls to actual limit state function. The parameters in Hoek-Brown failure criterion are considered as random variables in the analysis. The failure probability is estimated by direct MC to test the accuracy and efficiency of the proposed probabilistic model. The influences of uncertainty level, correlation relationship and distribution type of random variables are further discussed using the proposed approach. In summary, the probabilistic model is an accurate and economical alternative to perform probabilistic stability analysis of tunnel face excavated in spatially random Hoek- Brown media.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권1호
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• pp.17-30
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• 2021

This paper develops a convenient approach for deterministic and probabilistic evaluations of tunnel face stability using support vector machine classifiers. The proposed method is comprised of two major steps, i.e., construction of the training dataset and determination of instance-based classifiers. In step one, the orthogonal design is utilized to produce representative samples after the ranges and levels of the factors that influence tunnel face stability are specified. The training dataset is then labeled by two-dimensional strength reduction analyses embedded within OptumG2. For any unknown instance, the second step applies the training dataset for classification, which is achieved by an ad hoc Python program. The classification of unknown samples starts with selection of instance-based training samples using the k-nearest neighbors algorithm, followed by the construction of an instance-based SVM-KNN classifier. It eventually provides labels of the unknown instances, avoiding calculate its corresponding performance function. Probabilistic evaluations are performed by Monte Carlo simulation based on the SVM-KNN classifier. The ratio of the number of unstable samples to the total number of simulated samples is computed and is taken as the failure probability, which is validated and compared with the response surface method.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.189-206
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• 2003

터널시공 중, 터널자체의 안정성 확보와 주변지반 및 인접 구조물의 안정성 확보를 위한 체계화된 계측관리는 매우 중요한 사항이라고 할 수 있는데, 지반조건이 불리한 도심지 터널공사나 지반조건이 급격하고 빈번하게 변화하는 경우에 있어서는 그 중요성이 더욱 증대되는 것이 사실이다. 최근 오스트리아에서는, 임의 시점에 대한 절대변위를 계측하고 분석하는 기존의 방법 대신, Geodetic을 이용한 각 시공단계별 상대변위의 계측 및 분석방법이 널리 증가하고 있는데, 이를 통해 지반조건의 급격한 변화 예측 및 이에 상응하는 굴착방법과 지보방식의 변경등이 용이해지고 있다. 한편, 지반의 변위는 막장 굴착이 시공되기 이전부터 발행하기 시작하므로 막장 전방의 응력상태는 향후 변위 진행과정에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 즉, 막장 전방의 강성이나 응력상태는 굴착 후의 장기적인 터널안정성 및 인접 구조물의 안정성 확보와 관련된 주요 변수라 할 수 있다. 본 논문에서는 이와 관련된 다양한 조건에 대한 3차원 변위해석을 실시하였으며, 그 결과를 통해 터널 굴착시의 수직변위 및 벡터회전, 막장면 변위 등의 변화를 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.95-107
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• 2004

슬러리 쉴드 터널에서 슬러리 침투의 유동학적 특성은 막장안정성 측면에서 중요하다. 특히, 슬러리의 침투는 막장 안정성에 큰 영향을 미치며, 본 연구에서 이런 유동학적 특성을 파악하기 위하여 흙-필터의 폐색이론을 적용하였다. 터널시공 도중 슬러리 폐색의 지표로 필터계수를 사용하였으며, 실내실험을 통해 이의 적용성을 규명하였다. 실내실험의 결과를 바탕으로 한 안정해석 결과, 막장안정성은 침투속도와 필터계수의 비율에 영향을 받음을 알 수 있었다. 또한, 슬러리의 침투깊이는 침투속도와 필터계수의 비율과 함께 증가하는 경향을 보였다. 막장안정성은 침투거리가 증가하면 감소하는 경향을 보였으며, 침투거 리를 줄이기 위하여 슬러리에 첨가제를 첨가하였다. 실험에 근거한 분석결과 첨가제가 필요한 한계 유효입경$(D_{10})$은 약 0.75mm임을 알 수 있었다. 슬러리 침투로 인한 막장 안정성은 터널공사시의 굴진속도에도 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.369-378
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• 2010

본 논문은 터널굴착 시 야기되는 지반의 응력과 지표면의 침하량을 감소시키기 위한 터널막장 폐합시키는 기법에 대한 연구이다. 이 연구를 수행하기 위하여 실내모형실험과 수치해석적 분석을 실시하였다. 실내모형실험에 있어서는 터널막장의 폐합비, 터널깊이 그리고 터널굴착장에 따른 지반의 거동을 실험하였다. 이틀 모형실험 결과를 검증하기 위하여 3차원 수치해석을 실시하였으며 서로의 결과들을 비교 분석하였다. 그 결과 막장 폐합비가 작아질수록 터널막장과 지반침하에 안정성은 저하되는 것으로 나타났으며 막장 폐합비가 80% 이상일 경우에는 막장 안정성에 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 향후 경제적인 터널막장폐합시스템을 개발하는데 매우 유용 할 것으로 가대된다.