• 화약ㆍ발파
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• 제21권2호
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• pp.21-30
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• 2003

현재 터널 굴착시 기초 지보수단으로 활용되고 있는 숏크리트는 암반의 굴착 특성상 조기에 얇은 두께로 타설하여도 높은 강도를 유지할 수 있다는 장점 때문에 그동안 우수한 장비와 재료가 개발되어 비약적인 발전을 거듭해 오고 있다. 또한, 계측기술의 발달로 지하암반 거동상태도 조기에 자세히 파악되어 강도와 두께 등 거의 정확한 설계가 이루어지고 있으며, 신소재의 보강재료도 지속적으로 개발되고 있다. 국내 석탄 화력발전소에서 발생되는 석탄회에는 fly ash와 bottom ash가 있으며, 이러한 석탄회는 시멘트, 골재, 건축, 토목 및 농수산 분야에 이르기까지 많은 분야에 기술개발이 되었으며, 연구가 활발히 진행 중에 있다. 따라서, 본 연구에서는 fly ash를 혼합한 콘크리트를 숏크리트 재료로서 활용하기 위해 기존의 숏크리트 배합설계에서 fly ash를 시멘트의 대체재로서 사용할 때, 압축강도의 향상 및 굴착면의 타설 리바운드 율을 저하시키는 최적의 함량에 대하여 실험을 실시하였다. 그 결과, fly ash를 시멘트에 15% 중량 치환했을 때, 약 10%의 압축강도의 향상과 리바운드 율이 6%감소되었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.87-97
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• 2020

암석의 파괴인성은 발파, 굴착 등으로 인한 균열의 개시와 전파를 나타낼 수 있는 상수이다. 터널의 거동, 석회석 광산의 안정성 평가 등에 축소모형실험이 다양하게 적용되고 있다. 축소모형을 통해 발파로 인한 손상영역평가도 이뤄지고 있는데, 파괴 관련 인자에 대한 축소율 적용은 이뤄지지 않고 있다. 본 연구에서는 DCT(diametral compression test) 값과 유한요소법인 ATENA2D 수치해석 결과를 비교하여 암석의 파괴인성에 축소율을 적용할 수 있는지 확인하였다. 암석의 파괴인성에 이론적으로 계산된 축소율을 적용한 값과 DCT 시험결과 및 수치해석 결과가 각각 0.21~0.46, 0.40, 0.99MPa ${\sqrt{m}}$ 로 편차가 있으므로 암석의 파괴인성에 축소율을 적용 시에는 이 세 가지 값을 고려하여 적합한 축소율을 도출해야 하고, 축소모형 제작 시 축소율 적용 대상이 되는 길이, 시간, 질량과 함께 이로부터 산출되는 일축압축강도, 밀도 등의 주요 설계인자들의 축소율이 적용된 값을 함께 검토해야 할 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.668-682
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• 2017

철도의 고속화에 따라 선형의 직선화와 함께 터널이 철도노선에 차지하는 비중은 급격하게 증가하였다. 터널 굴착 시 필연적으로 발생하고 있는 여굴은 터널의 안정성에 큰 영향을 미치고 있다. 또한 여굴은 시공의 경제성에도 매우 중요한 요소이기도 하다. 터널 굴착 시 천단부 여굴은 굴착공법의 발달과 함께 점차 감소하고 있는 추세이다. 그러나 바닥부 여굴은 터널의 안정성에 미치는 영향이 상대적으로 적은 관계로 지속적으로 발생하고 있는 실정이다. 한국철도시설공단에서는 바닥부 여굴에 대하여 10 cm정도의 콘크리트 채움을 시공비로 인정하고 있으나, 그 이상에 대해서는 시공사가 부담하여 채움을 실시하고 있다. 바닥부 여굴에 대한 채움은 콘크리트 채움을 원칙으로 하고 있으나 경우에 따라 버림 콘크리트와 혼합골재를 병행하여 시공하는 곳도 발생하고 있다. 이는 궤도 하부에 연속체 재료와 불연속체 재료의 존재를 발생시키게 되며, 열차 운행 중 발생하는 진동의 전파에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 콘크리트와 같은 연속체 재료만 존재하는 경우에는 열차운행에 의한 진동이 터널주면 암반으로 자연스럽게 전파될 수 있는 조건이 발생하나, 불연속체가 존재하면 진동의 전파와 반사에서 다른 특성을 나타낼 수밖에 없게 된다. 이에 본 논문에서는 터널 바닥 채움 재료에 대하여 시멘트 혼합비율을 5%, 11.5%, 18% 등으로 달리하여 시료를 제작하였다. 제작된 시료의 동적 물성시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과 모든 재료의 배합은 정적안정성을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 동적거동에서는 빈배합콘크리트와 시멘트 함유량이 낮은 채움재를 사용하였을 경우 특정 운행속도에서 공진이 발생할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-118
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• 2008

숏크리트는 터널에서 사용되는 중요한 지보재이다. 숏크리트와 암반의 접착상태는 터널의 안정성 및 사용성에 큰 영향을 끼치는 중요한 평가 요소이다. NATM공법을 이용한 터널 굴착시 굴착면 빛 벤치부에서 발파에 의해 숏크리트가 부착력을 잃고 암반으로부터 탈락되거나 공동이 형성되는 경우 숏크리트 자체의 파괴뿐만 아니라 터널의 전체적인 안정에도 악영향을 미친다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실, 그리고 공동으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 시험인 충격반향기법(Impact-Echo)을 이용하여 숏크기트와 암반의 접착상태를 평가하고자 하였다. 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 충격반향시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석으로부터 획득된 신호를 시간영역, 주파수 영역 및 시간-주파수 영역에서 각각 해석하여 숏크리트와 암반의 접착상태에 따른 신호특성을 분석하였다. 분석결과 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 시간영역 신호의 최대 진폭 이후 첫 진폭이 커지며, 주파수 영역에서 최대 에너지가 커진다. 또한 뚜렷한 공진 주파수가 나타나므로 숏크리트의 두께의 역산이 가능해진다. 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타낸다. 또한 완전 접착조건에서 지반 종류에 따른 신호특성도 분석하였다. 지반조건이 불량할수록 시간-주파수 영역에서 시간축과 평행한 윤곽선의 길이가 길어지며 그 주파수 대역은 10 kHz 이하의 저주파수 영역에서 나타난다.

• 터널과지하공간
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• 제6권4호
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• pp.342-347
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• 1996

The changes of electromagnetic wave velocity in rock were monitored to investigate rock behaviors due to the drill & blasting excavations through georadar tomography during the construction of the underground rock laboratory (5 m wide, 6 m high, and 140 m long) at Mabuk-Ri, Goosung-Myun, Yongin-Si, Kyunggi-Do. Two horizontal boreholes spaced 1.4 m apart were drilled parallel to the test tunnel before excavating it, high-resolution crosshole georadar tomography with about 500 MHz electromagnetic waves was performed at pre-excavation phase (May, 1996) and post-excavation phase (August, 1996). The data were acquired with the combination of 34 sources and 44 receivers with space of 0.3 m. Only 11 continuous receivers were selectively utilized with one fixed source. Sampling interval was 0.4 ns and each trace has 512 samples. The first arrival of each trace was picked manually with a picking software. The total number of rays used in inversion amounted to 34x11 and the size of pixel was determined to be 0.3 m. As an inversion technique, SIRT(Simultaneous Iterative Reconstruction Technique) was applied in this study. The velocity of electromagnetic waves at post-excavation phase decreased as large as 15% in comparison with that at pre-excavation phase, which may be attributed to the creation of micro-cracks in rock due to excavations and saturation with groundwater. Small amount of borehole deviation made a critical effect in radar tomography. Totally different tomograms were created after borehole deviation corrections.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권4호
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• pp.331-339
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• 2019

도심과 사회기반시설의 확장에 대한 수요로 인해 군사시설의 이전이나 시설의 지하화가 지속적으로 요구되고 있다. 그러나 탄약시설과 같은 시설을 횡단할 때에는 탄약이 우발적으로 폭발하지 않도록 고도의 안전성 평가가 선행되어야 한다. 이에 지중 구조물의 건설을 위한 발파작업이 지상의 탄약시설에 미치는 영향을 분석하기 위해 국방부와 한국철도시설공단간 협의에 의해 진행되는 신안선 복선 전철 설계구간 중 군사 보안구역을 통과하여 건설되는 터널구간에 대해 사례연구를 실시하였다. 폭발현상에 의한 진동의 속도를 수치해석 프로그램인 GTS-NX를 활용하여 예측하였고 문헌조사를 통해 모든 형태의 구조물에 대해서도 안전에 영향을 미치지 않는 0.2cm/sec의 지반진동속도를 안전성 평가기준으로 제시하였다. 본 연구에서 활용된 안전성 평가지표와 절차는 향후 탄약시설을 횡단하는 사회기반시설 계획 시 안전성 평가의 지표로 활용될 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.131-142
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• 2016

본 연구에서는 채수율 향상을 목적으로 채굴공동의 대형화를 계획하는 주방식 하이브리드 채광법이 적용되고 있는 갱내 석회석 광산에 대해 갱내절리면 조사, 시추코어 분석, 암석물성시험 등을 통해 굴착손상영역의 범위와 물성의 변화양상을 실험적으로 규명하였으며, 이를 불연속체 수치해석에 직접 반영하여 대형 채굴공동의 안정성을 분석하였다. 채굴공동이 대형화할수록 굴착손상영역의 영향은 커질 수 있음이 확인되었으며 이를 통해 굴착손상영역을 제어할 수 있는 고정밀의 발파패턴이 대안으로 제시되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.475-480
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• 2000

발파진동의 전달과 감쇠 특성에는 대상 암반의 특성과 장약량 둥이 영향을 마친다. 본 연구에서는 암반의 물성과 장약량의 변화가 발파진동의 전파에 미치는 영향을 파악하기 위해 유한차분 해석프로그램 (FLAC)을 이용하여 해석하였다. 대상 지역은 광주시 제2순환도로 공사장이며 설계시 조사된 암반 물성치를 토대로 하였고, 주된 방법으로는 해석의 최대 주요인자를 추정할 수 있는 실험계획법 중 하나인 Taguchi 법을 사용하였다. 해당 지반의 각 물성치와 장약량의 변수 레벨을 결정하였고, 이에 의거하여 거리별 발파진동의 전파과정을 고찰하였다. 그 결과 본 연구에서 고려된 암반의 물성치 중에서 발파진동 전달에 가장 영향을 크게 주는 인자는 밀도인 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.318-324
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• 2010

발파나 지진과 같은 충격하중에 의한 재료의 동적특성이 최근 들어 지상 및 지하구조물의 설계에 주목받고 있다. 측정장비의 발달에 힘입어 수백 ${\mu}$-sec에서 파괴가 진행되는 동안에 발생하는 응력과 변형률의 완전한 이력곡선을 얻을 수 있다. SHPB는 암석의 동적거동을 연구하는데 보편적이며 믿을만한 실험장치로 인식되고 있으며, 이 장치에 의한 동적 압축이나 인장강도시험은 조만간 표준시험법으로 제정될 예정이다. 본 보고서는 종래의 사각형 입사파의 단점을 없애기 위하여 사인형태의 응력파를 생성할 수 있는 특별한 모양의 충격자를 고안한 논문을 소개한 것이다. 이 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.325-331
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• 2010

이 연구에서는 사암 벤치에 대하여 V형과 경사 V형의 두 가지 기폭 패턴으로 대규모 발파를 실시하였다. 장약량은 비슷하였다. 발파 후 디지털 이미지 프로세싱 방법으로 파쇄석의 파쇄도를 평가하였다. 10 $m^3$ 용량 로우프 쇼벨의 싸이클 시간도 계측하였다. 그 결과는 경사 V형으로 기폭한 경우 파쇄성능이나 굴착기 성과가 더 향상된다는 것을 보여준다. 이 논문에서는 경사 V형 패턴이 V 형 패턴보다 더 나은 성능을 보이는 이유에 대하여 논한다.