• 터널과지하공간
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• 제11권1호
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• pp.20-29
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• 2001

터널 굴착으로 인한 천반의 최종 변위는 내공변위 곡선을 시간과 거리에 따른 임의의 함수로 표현하여 예측할수 있다. 본 연구에서는 도심지 주변의 천층 광폭터널에서의 변위 예측식의 적합성을 검토하였다. 연구 대상 터널은 도심과 무등산 공원의 경계에 위치하여 터널 상부의 토피고가 낮고 폭이 넓은 터널이다. 연구 결과, 토피고가 낮은 갱구부에서 풍화암 지반이 강관다단 그라우팅 및 forepoling 보강에 의해 탄소성지반이 아닌 탄성지반에 준하는 특성을 나타내는 풍화암 내지 연암층으로 된 연구대상 터널의 경우 지수함수식이 더 적합한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.73-84
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• 2006

본 연구에서는 목포 용당지역 호남선 복선화 터널굴착이 인근 국가 지하수관측소의 지하수위에 끼친 영향을 현장조사 및 수치모델링을 통해 분석하였다. 목포용당 관측소에서는 2002년 7월부터 1년사이에 약 5m 이상의 지하수위 강하를 보였다. 현장조사 결과 자연적인 강수량 감소나 지하수 이용량의 증가는 원인이 아닌 것으로 나타났다. 해당 관측소와 이격거리 70m 정도에 있는 호남선철도 목포터널이 주요 원인으로 파악되었는데 터널굴착의 시기도 지하수위 강하 시기와 대체적을 일치하였다. 터널굴착의 국가관측소 지하수위에 대한 영향을 정량적으로 분석하기 위해 지하수 유동모델링을 수행하였다. 특히 주변지역에 대한 수리지질 자료가 국가지하수 관측소의 수위영향을 정량화하였다. 현장조사 및 수치모델링 결과 본 국가지하수 관측소의 상당한 수위강하는 목포터널이 직접적인 원인일 가능성이 크나 엄밀한 평가를 위해서는 인근 지역에 대한 추가적인 수리지질학적 조사가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권7호
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• pp.17-26
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• 2014

절리를 포함한 암반에서 터널굴착시 발생하는 내공변위는 터널의 안정성과 필요 확보공간 및 시공성을 위해서 매우 중요한 인자이다. 터널굴착시 발생할 수 있는 내공변위의 크기는 탄성계수가 큰 영향을 미치는 인자이며 특히 절리면이 터널거동을 지배하는 암반에서는 신뢰성 있는 절리암반의 탄성계수를 산정하는 것은 매우 중요하다. 절리암반의 탄성계수는 암석종류, 절리조건, 하중조건 등과 같은 많은 인자에 의해서 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고 기존의 대부분의 연구는 암석 및 절리, 터널 굴착하중 조건 등을 체계적으로 고려하지 않고 압축하중 조건에 근거한 대략적인 경험식에 초점을 두고 있다. 그러므로 본 연구에서는 터널 굴착하중 조건에서의 절리암반의 탄성계수를 보다 합리적으로 추정하기 위하여 암석 및 절리조건을 체계적으로 고려하였다. 본 연구에서는 암석종류, 절리전단강도, 절리경사각, 절리군의 수 및 절리간격을 해석인자로서 고려하였다. 다양한 암석 및 절리조건을 고려하여 수치해석적 매개변수 연구를 수행하였고, 그 결과를 기존의 경험적인 방법들과 비교분석하였으며, 다양한 암석 및 절리조건에서의 탄성계수에 대한 변화도표를 제시하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 절리암반에서 터널굴착으로 인해 발생되는 터널 내공변위를 파악하는데 실무적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.454-464
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• 2021

연구목적: 기시공되어 현재 운행 중인 2-Arch 터널에 대하여 피난연결통로 신설의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 중앙벽체 굴착에 따른 터널 및 벽체 거동 분석과 안정성 분석에 목적을 두고 있다. 연구방법: 2-Arch 터널과 피난연결통로의 이론적 배경을 설명하고, 3차원의 유한요소 수치해석을 통하여 터널 및 벽체의 거동을 집중적으로 분석하였다. 다양한 지반 조건을 변수로 하여 암반 등급에 따른 매개변수 해석을 수행하였으며, 중앙벽체의 변위와 응력을 집중적으로 분석하였다. 연구결과: 중앙벽체 굴착 시 개구부 중앙에서 가장 큰 침하량을 보였으며, 응력은 첫 번째 굴착 시 가장 크게 발생하였다. 또한 개구부 양 상단에서 응력집중 현상이 발생함을 알 수 있었으며, 허용응력 개념을 고려한 안정성 검토 결과 허용응력을 초과하는 것으로 나타났다. 결론: 터널의 천단변위는 허용기준치 내로 안정성을 확보하였지만, 발생응력은 허용기준치를 초과하는 것으로 나타나 시공 시 적절한 보강공법을 적용하여 갑작스런 응력 해방에 대한 방지가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.69-79
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• 2012

선지보 네일공법은 터널의 굴착 전에 지반을 보강하므로 기존 지보시스템에 의한 NATM공법에 비해 굴착과정에서 변위를 최소화할 수 있어 안정성과 시공효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 지하수위가 높고 미고결지반으로 구성된 천층터널에 대해 선지보 네일공법의 적용성을 현장계측관리 사례을 통해 연구하였으며, 지반보강개념에서 선지보 네일공법의 메카니즘과 기존 지보시스템의 메카니즘을 비교 분석하였다. 상하분할 굴착과정에서 굴착단계별 변위증폭이 뚜렷이 관찰되는 기존 지보시스템에 비해 선지보 네일공법은 초기변위 이후 단계굴착별 변위증폭량이 작고 이내 수렴되는 경향을 보여 다단굴착으로 인한 영향이 미미한 것으로 분석되었다. 선지보 네일공법은 종래 NATM공법과 비교할 때 단계굴착 시 응력변화에 대해 민감하고 아칭효과가 발생되지 않는 취약한 지반 즉, 토사터널인 천층터널에서 그 적용성이 뛰어난 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.239-244
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• 2006

현재 건설중인 한국원자력 연구소 내의 지하 처분 연구시설에서 발파에 의한 터널 굴착 중 발생하는 손상대를 모니터링 하기 위해 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다. 60m 길이의 진입 터널이 완성되고 끝단에 쉘터가 만들어진 뒤 쉘터로부터 길이 35 m의 수평 시추공을 뚫어 터널 굴착에 따른 손상대 모니터링을 위한 관측공으로 사용하였다. 시추공은 굴착터널로부터 5.5 m 떨어져 있으며, $2{\sim}4$일 간격으로 5회 실험을 실시하였다. 터널의 굴착에 따른 터널면에서의 반사가 가장 강력한 반사면으로 작용하였으며, 서로 다른 날짜의 자료의 비교를 통해 터널 굴착면에 인접한 반사면의 변화를 감지 하였으며 이는 균열대의 생성과 암반 강도의 저하에 의한 것으로 여겨 졌으며 손상대로 평가되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권3호
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• pp.361-397
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• 2017

The unloading effect from excavations can cause the deformation of adjacent tunnels, which may seriously influence the operation and safety of those tunnels. However, systematic studies of the deformation characteristics of tunnels located along side excavations are limited, and simplified methods to predict the influence of excavations on tunnels are also rare. In this study, the simulation capability of a finite element method (FEM) considering the small-strain characteristics of soil was verified using a case study. Then, a large number of FEM simulations examining the influence of excavations on adjacent tunnels were conducted. Based on the simulation results, the deformation characteristics of tunnels at different positions and under four deformation modes of the retaining structure were analyzed. The results indicate that the deformation mode of the retaining structure has a significant influence on the deformation of certain tunnels. When the deformation magnitudes of the retaining structures are the same, the influence degree of the excavation on the tunnel increased in this order: from cantilever type to convex type to composite type to kick-in type. In practical projects, the deformation mode of the retaining structure should be optimized according to the tunnel position, and kick-in deformation should be avoided. Furthermore, two methods to predict the influence of excavations on adjacent tunnels are proposed. Design charts, in terms of normalized tunnel deformation contours, can be used to quantitatively estimate the tunnel deformation. The design table of the excavation influence zones can be applied to determine which influence zone the tunnel is located in.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.83-89
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• 2007

터널 굴착은 응력해방을 발생시키기 때문에 연약한 지반에서의 터널 굴착 시에는 막장의 안정성 확보가 무엇보다도 중요한 사안으로 대두되고 있다. 이에 대한 대책 공법 중 굴착대상 막장면을 일정한 강성을 가진 강봉이나 유리섬유 파이프를 이용하여 선행 보강하는 페이스 볼트 공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 페이스 볼트를 이용한 막장 보강공법의 적용성을 검토하기 위해 페이스 볼트 공법이 필요한 연약한 지반에서 타설 되는 볼트의 개수를 0, 20, 40, 60, 80, 100개의 6가지 Case와 길이를 0.5D (2가지), 1.0D, 1.5D, 2.0D의 5가지 Case에 관하여 $FLAC^{3D}$ Ver.2.1을 이용해 3차원 연속체 해석을 실시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권2호
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• pp.95-102
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• 2020

Population concentration in urban areas has led traffic management a central issue. To mitigate traffic congestions, the government has planned to construct large-cross-section tunnels deep underground. This study focuses on estimating the damage caused to frame structures owing to tunnel excavation. When constructing a tunnel network deep underground, it is necessary to divide the main tunnel and connect the divergence tunnel to the ground surface. Ground settlement is caused by excavation of the adjacent divergence tunnel. Therefore, predicting ground settlement using diverse variables is necessary before performing damage estimation. We used the volume loss and cover-tunnel diameter ratio as the variables in this study. Applying the ground settlement values to the settlement induction device, we measured the extent of damage to frame structures due to displacement at specific points. The vertical and horizontal displacements that occur at these points were measured using preattached LVDT (Linear variable differential transformer), and the lateral strain and angular distortion were calculated using these displacements. The lateral strain and angular distortion are key parameters for structural damage estimation. A damage assessment chart comprises the "Negligible", "Very Slight Damage", "Slight Damage", "Moderate to Severe Damage", and "Severe to Very Severe Damage" categories was developed. This table was applied to steel frame and concrete frame structures for comparison.