• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.149-156
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• 2002

Field measurements were carried out in this study to investigate the behavior of cut and cover tunnel such as the distribution and the magnitude of the earth pressure during back fill process of the ground material. Three kinds of measuring instruments, such as the earth pressure load cell, the concrete strain gauge and the reinforcing bar meter of embedded type in concrete structure were installed and measured. Earth pressure load cells, installed after construction of the tunnel lining, measure the outside forces acting on the tunnel lining with radial directions. Three load cells were installed at the crown, the right and the left shoulder of the tunnel, respectively. Three sets of reinforcing bar meter were installed in the double reinforcements of the tunnel lining and their locations were the same with the position of the earth pressure load cells. Concrete strain gauge was installed only one site of the upper compressive part at the tunnel crown. Based on the measuring results in the field, the deformation and the earth pressure acting on the tunnel lining were investigated with the back fill process of the ground material. Considerations on the validity of the measuring results were paid. For the analysis of measurements, after dividing back fill process into three steps, various factors which affect on the behavior of tunnel lining were investigated at each step.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.23-30
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• 2011

본 연구에서는 터널의 상부에 작용하는 토압을 평가하는데 있어서 기존의 Terzaghi 공식이 가지는 문제점을 해결하기 위해 흙의 팽창성(Dilatancy)을 고려하여 Terzaghi 공식을 수정하였다. Terzaghi 공식과 수정식에 대한 수학적 해석결과, 터널의 토압은 수정식이 Terzaghi 공식에 비해 작게 나타났으며 토피고가 커질수록 그 차이는 증가하였다. 터널모형실험 결과와 비교해 본 결과, Terzaghi 공식에 의해 계산된 상부토압은 굴착 전 토압의 약 70%이며, 수정식에 의하면 약 60% 정도로 나타났고, 터널모형실험에 의해 측정된 토압은 약 40% 정도 임을 볼 수 있었다. 또한 유한요소해석을 이용하여 Terzaghi 공식과 수정식에 의해 산정된 터널 상부토압과 전단변형률을 비교해본 결과 수학적 해석결과와 동일하게 수정식이 Terzaghi 공식보다 작게 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.952-957
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• 2004

Cut and Cover Method is generally used in shallow tunnels and tunnel entrances with thin soil cover. In this type of cons0truction, backfilling is considered to be the most important process. In this process even though the backfill material is thoroughly compacted, compaction and self-weight due to vehicular vibration and pressure exerted by the soil cause the backfill material to undergo self-compression which leads to settlement. The settlement of the backfill material subjects the tunnel lining under excessive earth pressure which cause cracking and deformation. In the model test performed installation of geotextile on the sides and top of the tunnel was able to reduce the earth pressure acting on the tunnel lining.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.125-137
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• 2003

본 연구에서는 복개 터널구조물의 라이닝 설치 후 되메움 성토과정에서 라이닝에 발생하는 토압 크기및 분포 등의 거동특성을 파악하기 위하여 실제 복개 터널구조물의 시공현장에서 현장 계측을 수행하였다. 현장계측은 토압계, 콘크리트 응력계, 철근 응력계의 세 종류의 계측기를 매설하여 측정하였다. 토압계는 라이닝의 원주방향을 따라 매설하며 터널 라이닝에 작용하는 외부 하중을 측정하였다. 세 개의 토압계는 천단부와 터널 횡단면의 중심축을 기준으로 좌 · 우측 어깨부 45도 지점에 각각 설치하였다. 철근 응력계는 라이닝에 배근된 복철근에 한 셋트씩 세 곳에 설치하였으며 설치 위치는 토압계의 설치 위치와 동일하게 하였다. 콘크리트 응력계는 천단부 상단 압축측 단면의 한 곳에만 설치하였다. 현장 계측 결과를 이용하여 되메움 성토 과정에 발생하는 라이닝의 변형과 라이닝 외부 작용 토압의 거동 특성을 살펴보았으며, 이론적 추론으로 계측결과의 타당성을 검토하였다

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권2호
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• pp.179-191
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• 2023

To study the influences of tunneling on the earth pressure and ground settlement when the tunnel passes through the adjacent underground retaining structure, 30 two-dimensional model tests were carried out taking into account the ratios of tunnel excavation depth (H) to lateral width (w), excavation width (B), and excavation distance using a custom-made test device and an analogical soil. Tunnel crossing adjacent existing retaining structure (TCE) and tunnel crossing adjacent newly-built retaining structure (TCN) were simulated and the earth pressure variations and ground settlement distribution during excavation were analyzed. For TCE condition, the earth pressure increments, maximum ground settlement and the curvature of the ground settlement curve are negatively related to H/B, but positively related to H/s and H/w. For TCN condition, most trends are consistent with TCE except that the earth pressure increments and the curvature of ground settlement curve are negatively related to H/w. The maximum ground settlement is larger than that observed in tunnel crossing the existing underground structure. This study provides an assessment basis for the design and construction under confined space conditions.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권2호
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• pp.775-781
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• 2018

Shake table tests were conducted on scaled tunnel model to investigate the mechanism and effect of seismic loadings on horseshoe scaled tunnel model in ground fissure site. Key technical details of the experimental test were set up, including similarity relations, boundary conditions, sensor layout, modelling methods were presented. Synthetic waves and El Centro waves were adopted as the input earthquake waves. Results measured from hanging wall and foot wall were compared and analyzed. It is found that the seismic loadings increased the subsidence of hanging wall and lead to the appearance and propagation of cracks. The values of acceleration, earth pressure and strain were greater in the hanging wall than those in the foot wall. The tunnel exhibited the greatest earth pressure on right and left arches, however, the earth pressure on the crown of arch is the second largest and the inverted arch has the least earth pressure in the same tunnel section. Therefore, the effect of the hanging wall on the seismic performance of metro tunnel in earth fissure ground should be considered in the seismic design.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.25-40
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• 2007

얕은 터널의 개착식 터널 라이닝에 발생하는 과잉토압은 라이닝의 변형과 손상을 유발하는 역학적 주요인자들 중의 하나이며(Kim, 2000), 과잉토압은 되메움토의 다짐불량, 자중에 의한 압밀, 강우의 침투에 의한 다짐, 차량에 의한 진동 등에 의해 발생할 수 있다(Komiya et al., 2000; Taylor et al., 1984; Yoo, 1997). 터널 라이닝에 발생하는 토압을 구하기 위한 많은 시험이 행해졌지만, 부등침하와 과잉토압을 줄일 수 있는 보강대책을 수립하기 위한 사례는 없다. 본 연구는 모래 지반에 $1.0D\sim1.5D$ 깊이에 개착식으로 시공하는 원형의 강성 터널에 작용하는 토압에 관한 것으로 진동다짐의 영향을 모형실험에서 충분히 반영하기 위하여 100Hz의 진동주파수를 사용하였다. 본 연구에서는 개착식 터널 라이링에 작용하는 부등침하와 과잉토압을 줄이기 위해서 지오텍스타일 매트를 설치하였다. 지오텍스타일 매트의 보강에 의한 부등침하와 토압의 감소효과를 확인하기 위해 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험에서 토피, 매트 보강형태, 절취면의 거칠기 등을 달리하여 가장효과적인 방법을 구하였다. 절취면의 거칠기 달리하기 위해 사면에 사포#100, 사포#400과 acetate 부착하였습니다. 무보강과 매트 보강에 대한 모형실험을 실시하여 구한 토압을 비교하여 매트 보강효과를 살펴보았으며, 사진분석법(Park, 2003)을 이용하여 지반의 변형을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.27-40
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• 2006

개착식 터널라이닝의 파괴 원인은 물리적 요인과 공학적 요인으로 나눌 수 있다. 물리적 요인으로서는 재료특성, 보강재 부식 등이 있으며, 공학적 요인은 수압과 교통진동 등이 있다. 본 연구에서는 공학적 요인 중 부가하중 즉, 공사를 완료한 뒤에 라이닝의 변형 및 파괴를 유발하는 증가 토압에 초점이 맞추어져 있다. 증가 토압은 되메움토의 다짐 불량, 자중 및 강우에 의한 침하, 교통하중에 의한 진동 등이 원인이 되어 발생한다. 본 연구는 모래 지반에 $1.0D{\sim}1.50D$ 깊이에 개착식으로 시공하는 원형의 강성 터널에 작용하는 토압에 관한 것으로 진동다짐의 영향을 모형 실험에서 충분히 반영하기 위하여 100Hz의 진동주파수를 사용하였다. 본 연구에서는 개착식 터널 라이닝에 작용하는 토압과 주변 지반의 변형 양상을 파악하고 기존 토압 계산공식을 검토하기 위해 실내 터널모형실험을 실시하였으며, 개착식 터널 라이닝에 작용하는 측정 토압과 토압공식에 의해 산출한 토압을 비교 분석하여 기존 공식에 대한 안전율을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.753-764
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• 2020

본 연구는 금속의 소성 가공 시 변형을 해석하기 위한 금속소성학의 개념, 지반공학 관점인 Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론, Mohr-Coulomb 항복조건을 이용한 미끄러짐선장이론의 세가지 방법을 이용하여 각 방법에 따른 터널의 소성영역 및 내부 토압을 산정하였다. 세가지 방법 모두 등방성 재료의 평면변형율조건 해석의 이차원 수학적 해석 모델이다. 금속소성학의 이론을 사용할 경우, 터널에 내부압력이 작용하는 것으로 가정하여 지반의 소성영역 및 지반 내부토압을 구한 결과이므로, 중력만 작용하는 실제 터널 현장과는 맞지 않는 다른 결과가 도출되었다. 미끄러짐선장 이론을 통해 소성영역 형성범위 및 토압을 분석한 결과, 대수나선형태로 파괴면이 형성되는 것으로 나타났고 이는 선행연구와 비교를 통해 실제와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 터널 굴착 등으로 인해 발생하는 지반의 체적 변화를 고려한 토압 산정식을 수학적으로 검토하고 이를 Terzaghi's 토압과 비교하였다. 지반의 체적 팽창으로 인해 발생하는 다일러턴시 효과로 인한 강도 증진을 고려하였으며, Terzaghi's 토압의 문제점을 분석하고 토피고와 내부마찰각을 변수로 이론적 방법을 통한 토압을 각각 비교·검토하였다. Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론의 경우, 소성영역 범위를 임의로 가정하였으므로, 두 이론 모두 터널의 소성영역을 해석할 수 없다. 이론적 방법을 통한 토압 산정 결과, Terzaghi's 토압의 경우 팽창성을 고려한 토압에 비해 토압이 과도하게 크게 산정되었으며 이는 지반의 체적변화로 인한 다일러턴시 효과를 무시하고, 이완영역을 과도하게 가정하였기 때문이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권6호
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• pp.571-581
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• 2024

Concrete linings in tunnels constructed by drilling and blasting such as NATM serve as a secondary support structure. However, these linings can face unexpected earth pressures if the primary support deteriorates or if ground conditions become unfavorable. It is crucial to determine the loosening earth pressure that allows the lining to maintain its structural integrity and prevent damage caused by this pressure. This study proposes a numerical model for simulating the trapdoor test and developing a method for calculating the loosening earth pressure. The discrete element method (DEM) was employed to describe the soil characteristics around the tunnel. Using this numerical model, a sequence of experimental trapdoor steps was simulated, and the loosening earth pressure was analyzed. Contact parameters were calibrated based on an analysis of a triaxial compression test. The reliability of the developed model was confirmed through a comparison between simulation results and laboratory test findings. The model was used to calculate the contact force applied to the trapdoor plate and to assess the settlement of soil particles. Furthermore, the model accounted for the soil-arching effect, which effectively redistributes the load to the surrounding areas. The proposed model can be applied to analyze the tunnel's cross-sectional dimensions and design stability under various ground conditions.