• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.62-69
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• 2004

The objective of this study is to estimate the distribution of a zone disturbed by excavation (EDZ) around tunnels that have been excavated at about 500 m depth in pre-Tertiary hard sedimentary rock. One of the most important tasks is to evaluate changes in the dynamic stability and permeability of the rock around the tunnels, by investigating the properties of the rock after the excavation. We performed resistivity and acoustic tomography using two boreholes, 5 m in length, drilled horizontally from the wall of a tunnel in pre-Tertiary hard conglomerate. By these methods, we detected a low-resistivity and low-velocity zone 1 m in thickness around the wall of the tunnel. The resulting profiles were verified by permeability and evaporation tests performed at the same boreholes. This anomalous zone matched a high-permeability zone caused by open fractures. Next, we performed resistivity monitoring along annular survey lines in a tunnel excavated in pre-Tertiary hard shale by a tunnel-boring machine (TBM). We detected anomalous zones in 2D resistivity profiles surrounding the tunnel. A low-resistivity zone 1 m in thickness was detected around the tunnel when one year had passed after the excavation. However, two years later, the resistivity around the tunnel had increased in a portion, about 30 cm in thickness, of this zone. To investigate this change, we studied the relationship between groundwater flow from the surroundings and evaporation from the wall around the tunnel. These features were verified by the relationship between the resistivity and porosity of rocks obtained by laboratory tests on core samples. Furthermore, the profiles matched well with highly permeable zones detected by permeability and evaporation tests at a horizontal borehole drilled near the survey line. We conclude that the anomalous zones in these profiles indicate the EDZ around the tunnel.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.308-327
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• 2004

As use of tunnels and subways increase there also are accidents proportionate to it. Daegu Subway Station fire, Hongjimoon tunnel fire led people to be conscious of disaster protection and as a result, there is a trend to adopt standards for fire protection. Accordingly, this thesis is focused on investigating various fire and water protection related issues for subaqueous tunnel under Ran river. The thesis developed evacuation and disaster prevention plan as fire level increases and have identified the suitability of disaster prevention through evacuation and fire simulation, countermeasure of a water leakage during construction and operation considering the subaqueous tunnel. And we selected EPB shield TBM equipment considering the ground condition and effect of boring hole, and accomplished reasonable water protection design through setting goals using event-tree method, as well as examining model test of boring hole and flooding in heavy rain. Also included structured total system consist of water leakage sensing system, water protection gate, pumping system and fire protection system to respond systematically in emergency.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권2호
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• pp.153-165
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• 2019

A case study of monitoring and analysis of surface settlement induced by tunneling of Tabriz metro line 2 (TML2) is presented in this paper. The TML2 single tunnel has been excavated using earth pressure balanced TBM with a cutting-wheel diameter of 9.49 m since 2015. Presented measurements of surface settlements, were collected during the construction of western part of the project (between west depot and S02 station) where the tunnel was being excavated in sand and silt, below the water table and at an average axis depth of about 16 m. Settlement readings were back-analyzed using Gaussian formula, both in longitudinal and transversal directions, in order to estimate volume loss and settlement trough width factor. In addition to settlements, face support and tail grouting pressures were monitored, providing a comprehensive description of the EPB performance. Using the gap model, volume loss prediction was carried out. Also, COB empirical method for determination of the face pressure was employed in order to compare with field monitored data. Likewise, FE simulation was used in various sections employing the code Simulia ABAQUS, to investigate the efficiency of numerical modelling for the estimating of the tunneling induced-surface settlements under such a geotechnical condition. In this regard, the main aspects of a mechanized excavation were simulated. For the studied sections, numerical simulation is not capable of reproducing the high values of in-situ-measured surface settlements, applying Mohr-Coulomb constitutive law for soil. Based on results, for the mentioned case study, the range of estimated volume loss mostly varies from 0.2% to 0.7%, having an average value of 0.45%.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.107-115
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• 2015

전력구 방식의 지중 송전선로 시공시 TBM 공법이 널리 적용되고 있으며, 세그먼트의 구조적 특징에 따라 강섬유 보강 콘크리트를 이용한 세그먼트의 개발과 사용이 크게 증가하는 추세이다. 그러나 최근 지중 송전선로 구간에서의 전자파 유해성에 대한 문제가 대두되고 있으며, 세그먼트 제작시 투입되는 강섬유의 영향으로 콘크리트의 전기전도성 등이 변화되고, 이로 인하여 더 많은 전자파가 지상에서 계측될 수 있다는 우려가 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강섬유 보강 유무 및 사용량 변화조건에 따른 전자파의 차폐효과를 분석하기 위하여, 3가지 조건에 대한 실험체를 제작하여 관련 실험을 수행하였으며, 실험결과 강섬유 보강콘크리트와 전자파 발생 상관관계는 없는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.534-546
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• 2023

디스크 커터는 과다하게 마모되거나 손상되는 경우 회전이 불가능하거나 효율적으로 암석을 절삭하는 것이 불가능하다. 따라서 디스크 커터의 마모정도에 따라 교체주기를 적절하게 관리하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 디스크 커터의 교체주기를 결정하기 위해서 인력에 의한 정기적인 계측을 수행한다. 이러한 인력에 의한 디스크 커터의 계측은 작업자의 안전과 관련한 이슈가 있고, 부정확한 계측결과를 가져올 수도 있다. 이러한 이유로 해외에서는 디스크 커터의 마모정도를 센서를 통해 실시간으로 측정하기 위한 기술의 개발이 이루어지고 있으며, 디스크 커터의 마모량 계측에는 초음파 센서, 와전류 센서, 자기 센서 등이 활용된다. 본 연구에서는 TBM 디스크 커터의 마모량을 실시간으로 계측하기 위한 와전류 센서의 적용성을 평가하였다. 와전류 센서의 거리 계측정확도를 실험실 모사시험을 통해 평가하였고, 특히 디스크 커터가 노출될 수 있는 챔버 내 여러 환경조건에서의 계측정확도를 비교하였다. 최종적으로는 17인치 디스크 커터를 활용하여 와전류 센서의 계측 정확도를 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.677-685
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• 2018

건설공사에서 공정관리는 기본적으로 가장 중요한 단계이며, 효율적인 공정관리를 위해서는 합리적 공정표 작성이 우선시 되어야 한다. 설계단계에서는 기상조건과 현장 특성을 고려한 다양한 조건과 공법의 비교 검토를 통해 최적의 공사 기간을 산정할 수 있으나, 기획단계에서 기본적인 자료(D/B) 분석만으로는 효율적 공법 선정과 적정한 공사 기간 산정이 어렵다. 따라서, 기획단계에서 기존시가지의 공동구 건설시 표준공기 분석을 위하여, 본 논문에서는 공동구 형식을 개착식 및 터널식으로 구분하고, 각 형식의 특성과 기존시가지의 조건을 고려한 공법을 선정 하도록 하였다. 합리적인 공기 계산을 위하여 외부 공사에 영향을 주는 기상조건을 고려하여 년 간 가동율을 산정 하였으며, 개착식은 RC 공법/터널식은 Shield TBM 공법에 대한 단위공정을 분석하였다. 각 단위공정을 종합하여 연장 1,200m, 환기구 200m 간격으로 가정한 공사의 표준공기를 산정한바, 개착식은 893일, 터널식은 616일이 소요되는 것으로 분석 되었다. 본 연구의 결과는 기획단계에서 보다 쉽게 공동구 형식 선정과 표준공기 산정에 도움이 될 것이며, 추후 설계단계에 연계하면 공정 및 공사비 산정이 용이할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.305-330
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• 2023

쉴드TBM 터널은 NATM 터널과 달리 라이닝이 세그먼트로 분절되어 있다. 따라서 라이닝에 동일 하중이 발생되어도 NATM 터널 라이닝과 쉴드TBM 터널 라이닝의 응력 분포가 다르게 발생된다. 쉴드TBM 터널에서 라이닝에 발생되는 응력을 분석하는 대표적 방법은 연결부를 고려하지 않는 강성일체법과 링간 이음 및 세그먼트 연결을 고려하는 2링 빔스프링 모델이 있다. 본 연구는 라이닝 분절 Segmentaion을 고려한 Break-joint Mode 해석 방법이지만 세그먼트 라이닝 연결부의 구조적 역할을 고려하지 않고 마찰력 성분인 수직강성과 전단강성 만 도입된 쉘 인터페이스 요소를 이용한 모델링을 적용하여 진동하중 발생 시 라이닝의 응력 및 변위에 대한 응답결과를 분석했다. 토압 등 정적 하중에 대해 천 정부에서 가장 큰 응력이 발생되는 강성일체법과 달리 본 연구의 해석방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝 응력 분포는 세그먼트 연결부가 집중된 천정부 Key 세그먼트에서 가장 작은 응력이 발생하였고 연결부를 경계로 응력의 분포가 뚜렷이 구분되었다. 그리고 정적 해석 결과는 강성일체법에 발생된 라이닝 응력이 본 연구 방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝의 응력에 비해 최대 7배의 큰 응력이 발생되었다. 이러한 결과는 세그먼트 연결부를 고려한 기존의 2링 빔-스프링 모델의 응력분포 양상과 일치하는 결과다. 그러나 열차 진동하중에 대한 응력값은 Break-joint Mode로 해석한 본 연구방법의 응력이 강성일체법에 비해 더 큰 응력을 발생되었다. 이는 짧은 부재들의 조합으로 이루어진 세그먼트 Ring이 원주방향으로 일체로 되어 부재의 길이가 상대적으로 더 긴 강성일체법 결과에 비해 더 작은 응력이 발생되는 정역학적 개념과 상이한 결과다. 진동하중에 대해 Break-joint Mode에서 세그먼트 라이닝에 응력이 더 크게 발생된 원인은 부재의 고유주기, 감쇠비 등 동역학적 요인의 차이보다는 열차 진동하중에 대해 라이닝에 발생되는 변위의 차이에 기인하는 것으로 판단되지만 이에 대한 증명은 추후의 과제로 남겨두었다. 본 연구 방법의 Break-joint Mode를 이용하면 정지상태의 열차 하중에 의해 발생되는 라이닝의 응력과 변위값을 비교하여 쉴드TBM 터널의 충격계수(DIF)를 비교적 간단하게 추정할 수 있다. 본 연구는 쉴드TBM 터널의 Segmentaion을 고려한 3차원 모델링으로 추후 지진파 등 다양한 하중조건의 검토를 통해 기존 해석방법 결과와 비교하여 모델링의 추가적 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.287-298
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• 2014

본 연구에서는 TBM 터널 SFRC 세그먼트 개발을 위하여 이형철근이 보강되지 않은 SFRC 보의 휨파괴 실험을 통하여 SFRC 배합의 평가를 수행하였다. 압축강도, 강섬유의 형상비와 강섬유 혼입률을 변수로 하여 총 16개의 SFRC 보를 제작하고 휨에 의하여 파괴시까지 실험하였다. 하중-수직변위 분석결과, 큰 형상비의 강섬유를 사용하여도 소형보의 실험(Moon et al, 2013)과 달리 보의 인성거동을 증진시키는 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 극한상태에서 강섬유는 균열폭 7 mm까지 하중을 저항하는 것으로 확인되었다. 또한, 기존의 SFRC 보의 휨강도예측모델과 실험결과를 비교한 결과, SFRC 보의 휨강도를 최대 20배까지 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, TR No. 63 모델(Concrete Society, 2011)은 다른 모델에 비하여 근사하게 휨강도를 예측하는 것으로 확인되었다. 강섬유의 분포에 대한 분석결과, 소형보에서 보다 실제 규모의 보에서 강섬유의 분산도가 훨씬 개선되는 것을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.1-12
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• 2021

Tunnel boring machine (TBM)의 설계에 있어서 지반과 직접적으로 맞닿아 절삭을 담당하는 커터헤드의 설계에 따라서 장비의 굴진효율이 달라지게 된다. 디스크커터는 배치되는 위치에 따라 센터 커터 존, 이너 커터 존, 트렌지션 커터 존으로 구분된다. 기존에도 페이스커터의 최적 절삭조건을 규명하기 위한 연구는 많이 진행되어 왔으나, 트렌지션 커터의 최적 절삭조건을 규명하기 위한 연구는 상대적으로 미진하였다. 본 연구에서는 트렌지션 커터의 최적의 절삭조건을 규명하기 위해 개별요소법 수치해석을 수행하고 트렌지션 커터 사이의 각도에 따른 비에너지 곡선을 작도하여 최적 절삭조건을 알아보고자 하였다. 수치해석 결과 전이영역에서 최소 비에너지를 보이는 트렌지션 커터 사이의 각도 9°인 것으로 확인되었다. 이를 트렌지션 커터의 경사각에 따라 3가지 영역으로 구분하고 영역별 디스크커터 사이의 각도와 비에너지를 정리한 결과 트렌지션 커터의 경사각이 커질수록 최적 비에너지를 보이는 트렌지션 커터 사이의 각도는 10°에서 8°까지 점차 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 기존에 사용되고 있는 트렌지션 커터의 설계 결과와 유사한 경향으로써, 본 연구의 결과를 밑받침한다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.594-609
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• 2023

TBM 공법은 굴착면 안정성 확보 및 주변환경에 비치는 영향을 최소화하기 때문에 도심지나 하·해저터널 등에서 적용 사례가 증가하는 추세이다. 디스크 커터의 수명을 예측하는 대표적인 모델 중 NTNU모델은 커터수명지수(Cutter Life Index, CLI)를 주요 매개 변수로 활용하지만 복잡한 시험절차와 시험장비의 희귀성으로 측정에 어려움이 있다. 본 연구에서는 다중선형회귀분석과 트리 기반의 머신러닝 기법으로 암석물성을 활용하여 CLI를 예측하였다. 문헌 조사를 통해 암석의 일축압축강도, 압열인장강도, 등 가석영함량과 세르샤 마모지수 등을 포함한 데이터베이스를 구축하였고 파생변수를 계산하여 추가하였다. 다중선형회귀분석은 통계적 유의성과 다중공선성을 고려하여 입력 변수를 선정하였고 머신러닝 예측 모델은 변수 중요도를 기반으로 입력 변수를 선정하였다. 학습용과 검증용 데이터를 8:2로 나누어 모델 간 예측 성능을 비교한 결과 XGBoost가 최적의 모델로 선정되었다. 본 연구에서 도출된 다중선형회귀모델과 XGBoost모델을 선행 연구와 예측 성능을 비교하여 타당성을 확인하였다.