• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.288-295
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• 1999

지하 터널굴착으로 인하여 발생한 집중응력은 터널 주변의 암반에 변형이나 파괴를 쉽게 발생시킨다. 따라서 터널을 지하에 굴착할 경우에는 이러한 문제점들을 사전에 예측하는 것이 좋은데, 그 예측방법으로는 계측자료를 이용하는 방법과 컴퓨터 수치해석을 통한 방법이 있다. 본 논문은 후자의 방법을 이용하여 터널 굴착 후 터널 주변 암반에 나타나는 시간 경과에 따른 암반의 진행적 파괴 거동을 해석하였으며, 본 해석을 위해 반복(Iteration)기법을 Hoek-Brown이론과 접목하여 사용하였다. 또한, 터널 형상이 서로 다른 3가지 모델을 이용하여, 터널간 이격거리와 내공변위 그리고 집중 응력의 변화 양상 등을 검토하였으며, 본 연구의 결과를 국내에서 많이 사용하고 있는 Mohr-Coulomb 이론을 적용하였을 때 얻어지는 결과와 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.259-279
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• 1999

본 연구에서는 다단계 굴착시 연성토류 벽체의 수평변형, 굴착단계별 토압변화 및 분포, 그리고 배면지반의 지표침하와 지중변위의 분포를 규명하기 위하여 벽체강성, 벽마찰의 유무 및 지반조건에 대하여 굴착모형실험을 실시하였다. 모형실험 결과 벽체강성 및 벽체와 배면지반의 벽마찰각에 유무에 따른 지표침하 형태는 다소 차이를 나타내었으며, 지중변위 결과는 최대지중변위의 발생심도는 심도비 0.1H에서 0.15H(H는 최종굴착심도)의 범위에서 나타났다. 그리고 벽체의 강성에 따라 배면지반의 토압재분배 현상인 아칭효과는 벽체강성과 지반조건에 직접적인 관계가 있음을 확인할 수 있었다. 모형실험에서 얻은 벽체변위 및 토압분포는 기존 탄소성보법 프로그램으로 또한 지표침하 및 지중변위는 본 연구진에 의해 개발된 GDHM 재료모델을 이용한 유한요소법 프로그램으로 각각 비교분석하였다. 기존 탄소성보법 프로그램을 이용하여 모형실험을 해석한 결과 벽체변위 및 토압분포는 모형실험 결과와 상이한 결과를 얻었으며, GDHM 재료모델을 적용한 유한요소해석에서는 벽체수평변위의 형태는 다소 상이한 결과를 얻었으나 배면지반의 지중변위 분포는 벽체강성에 따라서 유사한 결과를 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.62-69
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• 2019

울산, 여수 등 산업단지의 고압매설배관은 주변의 석유화학사의 원료 물질 및 스팀 등 유틸리티 지원을 위해 많은 배관이 매설되어 있음은 물론 독성, 가연성 불활성 가스 등이 고압으로 거미줄처럼 복잡하게 매설되어 공급되고 있다. 이에 산업단지배관과 도시가스 매설배관의 안전 관리 현황을 심층 비교 분석한 것을 바탕으로 타 공사에 의한 배관손상 영향인자인 굴착빈도, 굴착 깊이, 순찰 주기 등을 분석하고, 타 공사 위험감소 전략에 따른 위험변화 및 상관관계를 비교하여 산업단지 고압 매설배관에 대한 안전 점검 운영 모델을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.472-482
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• 2023

격자형 또는 주방식 공법은 수평으로 매장된 광물을 채굴할 목적으로 적용되는 공법이다. 본 연구에서는 자연 암반을 암주로 사용하는 주방식 공법을 지하공간 건설에 적용하기 위해 설계와 파일럿 테스트를 수행하였다. 파일럿 테스트가 수행된 지역은 기존 골재 광산을 운영하는 곳으로 양호한 암반 조건과 적당한 심도를 보유하고 있었다. 파일럿 테스트 부지는 연구 결과 적용이 가능한 광산을 기반으로 접근성, 지반조건 등을 검토하여 후보지를 결정하였으며 상세 지반조사와 설계를 통해 부지 조성공사를 수행하였다. 파일럿 테스트는 암주형상을 8×8 m로 공간의 단면을 8×12 m 크기로 설계되었다. 시험발파를 통해 발파패턴을 결정하고 89공 3 m 굴진 단면 발파를 수행하여 총 92 m 굴진을 완료하였다. 현장 측정을 통해 평균 폭 12.5 m, 평균 높이 8.3 m을 확인하여 연구에서 고려하는 단면 모양과 유사하게 굴착공사를 진행할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권9호
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• pp.5-11
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• 2011

최근 들어 대규모 및 대심도 지반굴착공사가 증가하고 있으며, 굴착으로 인한 인접구조물들의 붕괴사례는 건설수요와 더불어 꾸준히 증가하고 있고, 특히 도심지 개발 및 불량한 조건에서의 지하철 구조물과 인접하여 진행되는 굴착으로 인해 발생될 수 있는 문제점이 많아지고 있는 실정이다. 이에 본 논문에서는 서울시 내에서 수행된 16개 현장에 대한 사례연구를 통해 적용된 지하굴착공법과 보강공법의 현황을 고찰하였다. 또한 대표 현장을 선택하여 안정성 분석을 실시하였고, 적용된 굴착공법 및 보강방안에 대해 검토하고 이에 따른 공법의 적정성에 대해 검토하였다. 그 결과 16개 현장의 지층 분포상태는 모두 상부로부터 매립층, 그 하부는 퇴적층, 풍화토, 풍화암, 연암층의 순으로 분포하고 있었다. 또한 중요 구조물에 인접하여 굴착공사를 진행할 경우 구조물의 위치 및 지층조건에 매우 큰 영향이 있는 것으로 나타났다. 또한 도심지 특성상 일반 가시설 공법을 적용하여 지하철구조물과 인접하여 굴착이 진행될 경우는 별도의 보강공법의 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제22권3호
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• pp.277-287
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• 2022

The ancient underground cities are a collection of self-supporting spaces that have been manually excavated in the soil or rock in the past. Because these structures have a very high cultural value due to their age, the study of their stability under the influence of natural hazards, such as earthquakes, is very important. In this research, while introducing the underground city of Ouyi Nushabad located in the center of Iran as one of the largest man-made underground cities of the old world, the analysis of dynamic stability is performed. For this purpose, the dynamic stress-displacement analysis has been performed through numerical modeling using the finite element software PLAXIS. At this stage, by simulating the Khorgo earthquake as one of the large-scale earthquakes that occurred in Iran, with a magnitude of 6.9 on the Richter scale, dynamic analysis by time history method has been performed on three selected sections of underground spaces. This study shows that the maximum amount of horizontal and vertical dynamic displacement is 12.9 cm and 17.7 cm, respectively, which was obtained in section 2. The comparison of the results shows that by increasing the cross-sectional area of the excavation, especially the distance between the roof and the floor, in addition to increasing the amount of horizontal and vertical dynamic displacement, the obtained maximum acceleration is intensified compared to the mapping acceleration applied to the model floor. Therefore, preventive actions should be taken to stabilize the excavations in order to prevent damage caused by a possible earthquake.

• 터널과지하공간
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• 제7권3호
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• pp.191-201
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• 1997

Geological and geotechnical surveys, in general, should precede the excavation to ensure the safety of the tunnel and should be followed up according to the various geological condition during the excavation. However actually the standard support patterns which were decided during the design step used be insisted for the whole excavation steps in spite of the various geological conditions. OO tunnel was excavated with NATM and a support pattern type-V in weak rocks. When the tunnel was excavated up to 25m long, the severe displacement was generated in the portal area and the shotcrete was damaged to make the cracks and the tunnel face was totally collapsed. It might happen owing to the one-day heavy rain, but the exact reason for that accident should be found out and the new optimal support patternt needed. Consequently three dimensional numerical analysis was applied for the evaluation of the cause of the tunnel collapse instead of two dimensional analysis, because three dimensional analysis can show better the real field phenomenon than two dimensional analysis in which the load distribution methods are adopted for the tunnel excavation. We could simulate the actual situations with three dimensional finite difference code and propose the new optimal support patterns.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.239-248
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• 2020

터널 굴착 시 정확한 암반 분류는 적합한 지보패턴을 설치하는 데 도움을 준다. 암반의 분류를 위해 주로 RMR (Rock Mass Ration)과 Q값을 산정하여 수행되며, 페이스 매핑(face mapping)을 바탕으로 산정된다. 점보드릴 및 프로브드릴의 기계 데이터을 활용하거나 딥러닝을 활용한 굴착면 사진 분석 등의 방법이 암반등급 분류를 예측하기 위해 사용되고 있으나, 분석 시 오랜 시간이 소요되거나, 굴착면 전방의 암반등급을 파악할 수 없다는 점에서 한계를 갖는다. 본 연구에서는 순환인공신경망(Recurrent neural network, RNN)을 활용하여 굴착면 전방의 Q값을 예측하는 방법을 개발하였고 페이스 매핑으로부터 획득한 Q값과 비교/검증하였다. 4,600여개의 굴착면 데이터 중 70%를 학습에 활용하였고, 나머지 30%는 검증에 사용하였다. 학습의 횟수와 학습에 활용한 이전굴착면의 개수를 변경하여 학습을 수행하였다. 예측된 Q값과 실제 Q값의 유사도는 RMSE (root mean square error)를 기준으로 비교하였다. 현재 굴착면과 바로 직전의 굴착면의 Q값을 활용하여 600회 학습하여 예측한 Q값의 RMSE값이 가장 작은 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 학습에 사용한 데이터 값 등이 변화하는 경우 변화할 수 있으나 터널에서의 이전 지반상태가 앞으로의 지반상태에 영향을 미치는 시스템을 이해하고, 이를 통해 터널 굴착면 전방의 Q값의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.689-698
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• 2019

TBM 터널굴착에서 실질적으로 지반을 굴착하는 역할을 하는 부분인 커터헤드는 TBM 순굴진율에 직접적인 영향을 끼치는 중요한 부분이다. 따라서 현장조건과 TBM에 적합한 커터헤드 설계가 이루어져야 한다. 현재까지 수행되어온 커터헤드 설계에 관한 연구는 커터배치에 관한 연구가 대부분이다. 국내에서 동일한 조건에 스크래퍼 설치 방향만 다른 커터헤드가 현장에서 사용되고 있으나 스크래퍼 설치 방향이 TBM 굴진에 어떠한 영향을 끼치는지에 관한 연구를 찾아보기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 스크래퍼 설치방향이 쉴드 TBM 굴진에 어떤 영향을 끼치는지 나타내었고 개별요소법을 이용하여 스크래퍼 설치 방향이 쉴드 TBM 굴진에 끼치는 영향을 확인하였다. 스크래퍼 설치 방향이 바깥쪽으로 되어있는 경우, 스크래퍼 설치 방향이 안쪽인 경우보다 커터헤드 개구부로 유입되는 단위시간당 입자의 양이 적으며 커터헤드에 더 많은 부하가 작용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.