• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.193-200
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• 1999

Since Broms and Bennermark(1967) suggested the face stability criterion based on laboratory extrusion tests and field observations, the face stability of a tunnel driven in cohesive material has been studied by several authors. And recently, more general solution for the tunnel front is given by Leca and Panet(1988). They adopted a limit state design concept to evaluate the face stability of a shallow tunnel driven into cohesionless material and showed that the calculated upper bound solution represented the actual behavior reasonably well. In this study, two factors are simultaneously considered for assessing tunnel face stability: One is the effective stress acting on the tunnel front calculated by upper bound solution; and the other is the seepage force calculated by numerical analysis under the condition of steady state ground water flow. The model tests were performed to evaluate the seepage force acting on the tunnel front and these results were compared with results of numerical analysis. Consequently, the methodology to evaluate the stability of a tunnel face including limit analysis and seepage analysis is suggested under the condition of steady state ground water flow.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.345-351
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• 2017

Acid drainage in civil engineering structures such as tunnels may lead to the deposition of precipitates that clog drainage channels and pipework. In evaluating acid drainage, the Fe content of water and precipitates, indicated by reddish brown coloration of rock surfaces, rivers, and soils, may be an important factor. In this study, acid drainage was evaluated by analyzing the Fe content of reddish brown seepage water that occurred in part of a tunnel. Geological investigations around the tunnel revealed a hydrothermal alteration zone cutting the bedrock, and cropping out in the upper parts of the tunnel. Analysis of drillcore revealed many fracture zones and veins. Inductively coupled plasma spectrophotometric analyses of water, precipitates, and soil samples, collected in the seepage water zone and around the tunnel, were conducted to evaluate acid drainage. The Fe content of seepage water in the tunnel was 0.030-0.333 mg/kg, which is 2-22 times higher than in local groundwater. The Fe content of precipitates in the tunnel was 165,403-301,051 mg/kg, similar to the 206,167-422,964 mg/kg content of drillcore from the hydrothermal alteration zone located above the tunnel. It is concluded that the seepage water is derived from Fe-containing acid drainage flowing in perforated tunnel drainpipes along the fracture zones and veins around the hydrothermal alteration zone.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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• pp.179-190
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• 2006

The water supply tunnel has different characteristics which play a important role in stable water supply to the public from mechanical behavior and maintenance in comparison with road md railway tunnel. In this study, the present state and characteristics of water supply tunnels controlled by K-water have been investigated. The distribution of effective stresses that takes into account the effect of seepage forces induced by internal water pressure are estimated from closed-form and numerical method. The analysis of stress-strain behavior, seepage problem and hydrojacking for ensuring safety of existing water supply tunnel against neighboring new construction has been conducted.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.41-48
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• 2001

In this study, two factors are simultaneously considered for assessing tunnel face stability: one is the effective stress acting on the tunnel face calculated by upper bound solution; and the other is the seepage force calculated by numerical analysis under the condition of steady-state groundwater flow. The seepage forces calculated by numerical analysis are compared with the results of a model test. From the results of derivations of the upper bound solution with the consideration of seepage forces acting on the tunnel face, it could be found that the minimum support pressure for the face stability is equal to the sum of effective support pressure and seepage pressure acting on the tunnel face. Also it could be found that the average seepage pressure acting on the tunnel face is proportional to the hydrostatic pressure at the same elevation and the magnitude is about 22% of the hydrostatic pressure for the drainage type tunnel and about 28% for the water-proof type tunnel. The model tests performed with a tunnel model had a similar trend with the seepage pressure calculated by numerical analysis. From the model tests it could be also found that the collapse at the tunnel face occurs suddenly and leads to unlimited displacement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권2호
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• pp.145-157
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• 2023

This paper aims at investigating the face stability of large-diameter underwater shield tunnels considering seepage in soft-hard uneven strata. Using the kinematic approach of limit upper-bound analysis, the analytical solution of limit supporting pressure on the tunnel face considering seepage was obtained based on a logarithmic spiral collapsed body in uneven strata. The stability analysis method of the excavation face with different soft- and hard-stratum ratios was explored and validated. Moreover, the effects of water level and burial depth on tunnel face stability were discussed. The results show the effect of seepage on the excavation face stability can be accounted as the seepage force on the excavation face and the seepage force of pore water in instability body. When the thickness ratio of hard soil layer within the excavation face exceeds 1/6D, the interface of the soft and hard soil layer can be placed at tunnel axis during stability analysis. The reliability of the analytical solution of the limit supporting pressure is validated by numerical method and literature methods. The increase of water level causes the instability of upper soft soil layer firstly due to the higher seepage force. With the rise of burial depth, the horizontal displacement of the upper soft soil decreases and the limit supporting pressure changes little because of soil arching effect.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5C호
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• pp.359-368
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• 2006

시공후 터널의 거동에 영향을 주는 대표적인 인자들로 시간에 따른 투수상태와 지반의 장기거동을 들 수 있다. 본 연구에서는 이러한 인자들과 관련된 터널거동을 분석하기 위한 수치해석모델을 개발하고 터널이 겪을 수 있는 다양한 시공 후 하중 조건에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 변상에 대한 영향인자와 터널거동의 메카니즘을 파악하기 위해 가능한 모든 변상 발생 시나리오를 구성하였으며, 부직포의 투수계수, 수위상승, 장기적인 이완하중과 과발파로 인한 손상 등 터널의 시공 후 장기 변상에 관련된 인자들이 조사되었다. 시공 후 터널 변상 발생 시나리오는 터널형식과 그에 따른 하중 메카니즘에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 토사터널에 대해서는 투수상태와 관련된 거동이 주요 변상의 원인으로 분석되었으며 배수재의 투수계수 저하와 수위상승에 의한 영향에 대해 분석하였다. 암반 터널에서는 암반의 점소성 거동을 분석하였고 암반의 이완과 크립에 의한 장기적인 이완하중의 영향에 대해 연구하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권5호
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• pp.366-374
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• 2008

지하수면하의 터널 굴착은 물로 인한 많은 지반공학적 문제가 나타나며, 해저터널의 경우 높은 투수성과 고수압을 나타내는 파쇄대 근처에서의 안전율 감소로 인한 침수사고를 유발될 수 있다. 이 연구에서는 유한한 폭의 투수성이 높은 구간(문제구간) 에서 터널 안전성에 대한 수압의 영향에 대하여 분석하였다. advance core 개념에 따라 막장전방의 가상 실린더에 작용하는 침투력을 모사 하였으며, 3차원 정상류 침투수 해석을 통하여 막장전방 지반의 수리적 거동에 주안점을 두고 침투력과 막장면의 안정성에 대한 문제구간의 영향을 분석하였다. 그 결과 막장면으로부터 터널의 막장면 안정성에 영향을 주는 가상 실린더의 경계면까지의 거리는 터널 반경의 약 5배 정도인 것으로 추정된다. 이 연구의 적용된 가정의 제한성에도 불구하고 문제구간의 위험성을 고려할 할 때 이 연구결과가 시사하는 바가 크다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.183-204
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• 2007

지하수위 아래에 터널이 굴착되면,지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 이 침투력은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되는 지반반응곡선에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 터널내로의 지하수 흐름으로 발생하는 침투력을 정량적으로 평가하였다. 침투력은 터널 주위의 동수경사의 분포를 바탕으로 계산되었으며, 이 결과를 바탕으로, 정상류 흐름일 때 침투력을 고려한 지반반응곡선의 이론해를 유도하였다.보강이 없는 경우와 전면 접착형 록볼트와 숏크리트 라이닝으로 보강된 경우의 변화가 고려되었다. 본 연구에서 유도된 이론해는 수치해석을 통해 검증되었으며, 다양한 토피고와 지하수위 조건에 따른 지반반응곡선의 변화가 연구되었다. 이를 바탕으로 이론해의 적용한계가 제시되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.218-221
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• 2001

양양 양수발전소 건설 지역 터널 내에서 동일 암상 내에 부존하는 단열 암반 대수층 지하수를 수평/수직적 관점에서 체계적으로 채취하고 수리지구화학 및 환경동위원소 특성 연구를 수행하고 있다. 현재까지 모아진 특성 자료를 공간적 변화와 관련하여 예비 고찰한 곁과, 연구 지역에는 두 가지 상이한 지하수 유통계를 이루고 있는 것으로 판단된다.