• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.71-83
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• 2004

본 연구의 목적은 막장전방에 연약대가 존재할 때 터널 3차원 내공변위를 여러 가지 방법으로 해석하여 변위의 발생경향을 밝히고 지질변화를 예측하는 해석기법을 제시하는 것이다. 안정된 지하 암반에 터널을 굴착하게 되면, 터널 막장면을 포함한 무지보 굴착면 주위에 3차원적인 하중전이 현상이 나타나는데 막장 전방의 지반 상태가 변화하거나 연약대가존재하면 특정한 변위 경향을 보이는 것이 3차원 계측 및 수치해석결과 확인되었다. 그러므로, 시공중인 터널 내에서 3차원 절대 내공 변위를 측정하여 본 연구에서 제시된 계측해석 기법 (L/C비, $C/C_o$ 등)을 적용하면 터널 막장 전방의 지층변화나 연약대의 존재를 사전에 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.397-404
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• 2008

본 연구는 인천국제공항철도 신설 공사구간 중 서울지하철 2호선 하부에서 TRcM 공법으로 통과하는 구간의 수리 및 굴착 안정성에 대해 검토한 내용이다. 본 검토 대상 구간에서는 터널 굴착과정에서 하루 최대 86.4 ton의 예상치 못한 과다 용출수가 발생하였으며, 과다 용출수의 발생에 대한 원인 분석을 위해 관측정에서 계측된 지하수위 저하거동과 가장 적합한 수리해석 파라미터를 찾기 위한 수리 역해석을 실시하였다. 본 수리 역해석에서는 TRcM 구간에 접한 홍익대학교 정거장 굴착시의 측정된 자료중 TRcM 구간 굴착전까지의 지하수위 계측결과를 사용하였다. 암종별 수리전도계수와 서울지하철 2호선의 배수경계조건, 과업구간의 강우강도 등을 변화시켜가며 수리 역해석을 수행하였다. 그 결과 계측된 자료와 유사한 최종 지하수위 및 지하수위 저하 경향을 보이는 수리해석 조건을 얻을 수 있었다. 다음, 지반의 굴착에 의한 역학적 영향을 분석하기 위해 지하수를 고려하지 않은 역학적 해석을 수행하였다. 순수 역학적 해석 결과, 지표침하 0.85 mm, TRcM 구간 천단침하 1.32 mm 발생하는 것으로 나타났으며, 복합거동 해석결과 지표침하 1.2 mm, TRcM 구간 최대 천단침하 1.72 mm으로 나타나 지하수위 저하에 의해 추가 변위가 발생하나 침하량이 크지 않아 안정성에는 영향이 없는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.440-449
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• 2004

암반은 지각을 형성하는 암석의 집합체로서 지질학적인 생성 과정에서 단층, 절리 등의 역학적 불연속면을 포함하고 있다. 이러한 불연속면은 구조상 매우 취약하므로 지하 암반구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 불연속면의 특성을 고려한 설계가 필수적이며, NATM터널 시공 시에는 이러한 불연속면을 가능한 빨리 확인하여 굴착공법 및 지보체계의 변경이 조속히 이루어져야 한다. 지하 암반 중에 터널을 굴착하게 되면, 터널 막장면을 포함한 무지보 굴착면 주위에 발생하는 3차원적 응력 전이 현상으로 인하여 막장 전방에 연약대가 존재하거나 파쇄대가 존재하는 경우에 터널의 내공 변위가 특정한 경향을 나타내는 것이 기존 연구 결과로 알려져 있다. 막장 전방의 불연속면 상태에 따른 내공변위 경향을 알아보기 위하여 막장 전방에 존재하는 불연속면의 변형계수, 두께, 방향성 등을 변화시켜가며 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과에서 다양한 변위성분의 영향선과 경향선의 변화가 실제 측정값들과 비슷하다는 것을 알 수 있었으며 불연속면의 물성, 두께, 방향성에 따라 값의 변화 정도가 달라지는 것으로 나타났다.

• 지구물리
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• 제9권1호
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• pp.47-62
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• 2006

국내 지형의 약 70%는 산악지역이며, 도로, 철도 및 터널 등에는 무수한 암반 불연속면이 존재한다. 이러한 암반 불연속면의 조사, 안정성 분석 및 합리적인 안정화 대책공법 등의 시스템 구축이 시급한 실정이다. 기존의 암반 불연속면 조사방법은 인력, 시간 및 현장 접근성 등의 여러 한계점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보안하기 위한 방법으로현재 정밀한 3차원 공간정보군(群)을 얻을 수 있는 지상 레이저 스캐닝 시스템을 활용한 방법을 제안하였다. 지상 레이저스캐닝 시스템을 이용한 방법은 측정시간이 짧고, 대절토사면 및 접근이 불가능한 지역에서도 측량이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 암반사면의 안정성 분석, 댐체 및 터널내부의 변위특성을 지상 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 3차원 공간정보(좌표)를 갖는 측점운(測點雲: point-cloud)을 측정함으로써 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 암반사면의 경우, 실제 암반사면의 3D 모델링 결과로부터 불연속면의 방향성 추출, 파괴형태 분석, 절리면의 거칠기 정량화 및 붕괴체적 등을 구할 수 있었다. 댐체 및 터널과 같은 구조물의 경우에는 역설계를 수행하여, 설계도면과의 오차 확인 및 구조물의 변위측정 등 안전진단에 활용할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.43-63
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• 2023

도심지의 인구 집중으로 지상의 구조물이 포화상태가 되어 지하 구조물의 개발이 중요시되면서, 종합적인 문제점들을 줄일 수 있는 병설 터널 시공이 적용되고 있다. 또한 안정성, 경제성, 시공성을 확보할 수 있는 근접 병설 터널의 적용이 필요할 수 있고, 터널 안정성 확보를 위해 필라부 보강공법의 적용이 불가피한 경우가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 보강공법에 대해 검토하였다. 병설 터널의 문제점을 보완할 수 있는 보강법들은 다양하지만 프리스트레스와 그라우팅을 이용한 터널 필라부 공법이 현장 적용성, 안정성, 경제성에서 우수하다고 판단됨에 따라 실질적인 거동 메커니즘의 이론적 검토 및 수치해석적 검토를 진행하였다. 수치해석은 동일한 지반 조건하에 PC강연선 + 강관보강 그라우팅 + 프리스트레스(Case 1), 필라부 타이볼트 보강(Case 2), 필라부 무보강(Case 3)으로 나누어 천단변위, 내공변위, 부재력의 최대값, 안정성을 확인하였다. 수치해석을 통하여 PC강연선 보강을 한 Case 1이 가장 우수한 공법임을 확인하였고 추후 현장실험을 통하여 이를 검증하고 보완해 나간다면 현재 적용되는 보강법보다 변위 제어 및 부재력 측면에서 우수한 결과를 도출해 낼 수 있을 것이라 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.167-174
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• 2010

본 논문에서는 터널굴착으로 발생한 주변 단일지층 및 복합지층 지반에서의 지반변위에 대한 거동을 상호 비교하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 단일지층 및 복합지층 조건에서 서로 다른 시공조건(지반손실량)을 가진 터널에 대해 수행되었으며, 수치해석 결과로부터 얻어진 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량은 지층조건 및 시공조건별로 상호비교되었다. 뿐만 아니라, 수치해석을 통해 얻어진 지표면에서의 최대 침하량은 터널 굴착부 천단에서 발생된 최대 침하량과 지층조건 및 시공조건(지반손실량)별로 상호 비교되었으며, 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량의 관계 또한 지층조건에 따라 상호 비교되었다. 더불어, 지층조건에 따라 터널굴착부에서 발생한 지반손실량($V_L$)과 지표면에서 형성된 총 침하부피량($V_s$)이 서로 비교되었다. 수치해석을 통해 얻어진 결과와 기존 현장계측자료와의 비교가 수행되었으며, 이를 통해 본 연구의 결과가 향후 터널굴착으로 발생된 서로 다른 지층조건을 가진 주변지반에서의 거동을 파악하고 분석하는 실무자료로서 활용될 수 있다는 것을 파악하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.175-184
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• 2002

일반적으로 터널 굴착시 지보재의 설치시기에 대한 예측을 위하여서는 지반반응곡선 (Ground reaction curve)을 활용하고 있다. 이 지반반응곡선은 굴착에 따른 지반의 변위 특성을 나타내며, 일반적으로 원형단면이고 등방상태 (K = 1.0)로 가정하여 단순화시킨 Closed Form Solution을 통해서 구해진다. 그러나, 원형단면이 아니고, 비등방 응력상태인 실질적인 현장조건을 고려해 본다면, 이 지반반응특성 예측식을 현장조건에 적용함에 있어서 어떠한 한계점을 갖는지에 대하여 규명할 필요가 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 굴착단면 형상에 따른 측벽에서의 초기탄성변위 및 임계지보압의 변화 특성에 대하여 연구하였다. 터널굴착 형상은 단면의 높이 (b)와 폭 (a)의 비, 즉 굴착형상 계수 S (=b/a)값이 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 변화하도록 하였으며, 각각의 굴착형상마다 초기등방응력을 5~30 MPa사이에서 변화시켜가면서 수치해석을 통해 지반반응곡선을 얻었다. 수치해석을 통해 얻어진 측벽에서의 지반반응곡선을 분석하여 그에 따른 특성을 제시하였다. 검토결과 지반의 자립성을 평가하는데 있어서 Closed form solution의 사용에는 한계가 있는 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.153-163
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• 2005

본 논문에서는 타이 방콕의 지하철 터널현장과 홍수방지용 터널현장에 대한 사례연구를 수행하였다. 첫 번째 사례연구는 복식터널인 방콕 MRT 지하철 현장으로써 터널연장이 대략 20 km이고 18개의 정거장으로 구성되어져 있다. 터널은 지표면으로부터 15~20m 깊이에 위치하는 첫 번째 단단한 실트성 점토층에 위치한다. 현장계측으로부터 얻어진 굴착에 의한 지반의 변위거동이 제시되었다. 평면변형율 유한요소해석을 통하여 역해석을 수행하였으며, 이로부터 나온 결과는 현장에서 계측된 결과와 일치하였다. 유한요소해석으로부터 산정된 전단변형율은 0.1~1.0%의 범위내에 존재하였으며, 자동보링 프래셔미터 시험으로부터 나온 결과와 비슷하였다. 한편, 두 번째 사례연구는 지하 장애물 밑으로 관통하는 EPB타입의 터널공사 현장과 관련이 있다. Premprachakorn 홍수방지용 터널은 장마시기에 홍수를 Choapraya강으로 전환하기 위한 지름길의 터널이다. 터널은 대략 지하 20~24m에 위치한 매우 단단한 실트성 점토층에 EPB타입 쉴드터널공법에 의하여 건설되었다. 터널이 이미 존재하고 있는 방콕의 주된 용수터널과 다리의 기초 아래에서 시공되는 동안에 현장계측이 수행되었으며, 이 계측결과를 유한요소해석으로부터 산정된 결과와 비교하였다. 또한 손상평가를 예측하기 위한 수단으로 방지 리스크 포텐셜 방법을 제시하고 논의하였다.

• Wind and Structures
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• 제27권4호
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• pp.223-234
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• 2018

In this study, a simplified three-dimensional calculation model is developed for the dynamic analysis of soil-pile group-supertall building systems excited by wind loads using the substructure method. Wind loads acting on a 300-m building in different wind directions and terrain conditions are obtained from synchronous pressure measurements conducted in a wind tunnel. The effects of soil-structure interaction (SSI) on the first natural frequency, wind-induced static displacement, root mean square (RMS) of displacement, and RMS of acceleration at the top of supertall buildings are analyzed. The findings demonstrate that with decreasing soil shear wave velocity, the first natural frequency decreases and the static displacement, RMS of displacement and RMS of acceleration increase. In addition, as soil material damping decreases, the RMS of displacement and the RMS of acceleration increase.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권2호
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• pp.739-744
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• 2018

This paper presents the results of numerical modeling studies on the effect of displacements of tunneling in granular soils. Presence of building loads is considered, to find displacement generated at the surface on tunnel. Effect of varying eccentricities of building is simulated, to find influence of building on vertical and horizontal displacement. Studies were carried out in two cases of with and without a geosynthetic layer installed at the bottom of the footing. Results of analysis revealed, the presence of geosynthetic layer under footing, with building placed on centre line, reduced the surface displacements compared to displacement generated without geosynthetic layer. Presence of geosynthetic layer under footing had a dominant effect in reducing displacements in high storey structures. However, when the building was shifted to greater eccentricities from centre line, presence of geosynthetic layer, led to insignificant reduction of displacements on the centre line at the surface.