• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.463-473
• /
• 2017

벤토나이트는 물과 접촉하면 팽창하고 점성을 발휘하는 성질이 있어 일반적으로 차수가 필요한 토목공사에 많이 활용되고 있다. 이수식 TBM에서는 이와 같은 성질을 활용하여 가압된 슬러리로 불투수성 막을 형성하고 굴착벽면의 붕괴를 방지하는 동시에 굴착된 버력을 운송하며 굴착을 수행한다. 하지만 벤토나이트는 해수와 접촉할 경우 팽창성이 저하되어 그 성질을 발휘하지 못하는 문제가 있다. 이는 해수 조건에서 이수식 TBM으로 터널을 굴착할 시 지하수 유입 증가로 인한 굴착 안정성 및 버력 배출에 문제를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이수식 TBM으로 터널을 굴착 시 해수의 유입으로 인한 슬러리의 상태변화를 살펴보고 이에 대응하기 위한 슬러리 관리방안을 제시 하였다. 이를 위해 현장에서 적용된 슬러리 품질관리 기준을 바탕으로 실내 시험을 수행하였으며, 해수의 영향이 있는 현장에 적용 할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.343-352
• /
• 2005

본 연구에서는 기존의 암반 이완하중 산정 방법을 비교 분석하고, 보다 정확한 2-arch 터널 라이닝 설계를 위해 굴착으로 인해 발생하는 터널 주변의 이완영역을 보다 체계적으로 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해, 터널 굴착 후 국부 안전율이 재분포된 응력으로부터 계산되었으며, 국부 안전율이 2.0 또는 3.0에 해당하는 영역을 이완영역으로 가정하여 이완하중고가 산정되었다. 본 연구에서 제시된 방법은 터널의 형상 및 지반조건에 영향을 받지 않고 이완하중고를 구할 수 있는 방법으로, 국부안전율이라는 비교적 명확한 기준에 의해 이완하중고가 산정되기 때문에, 콘크리트 라이닝 설계 시 설계자의 주관에 따라 결정되는 단점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
• /
• 제15권1호
• /
• pp.21-31
• /
• 2002

기존 굴착식 기술의 단점을 극복하기 위해 다양한 비굴착 보수-보강기술이 개발되고 시도되었으나, 이제까지 개발된 비굴착 기술들은 높은 공사비용과 시공의 불편함이라는 결점을 갖고 있다. 본 연구에서는 VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)과 유리섬유 고분자 복합재료를 이용해 지하매설관을 보수-보강하는 연구를 수행하였다. 개발된 공법은 기존 기술보다 적은 비용과 공사 시간을 필요로 하며 사용되는 장비 또한 간단하다. 신뢰성 있는 공정을 위해 유연한 금형의 역할을 하는 보강재에 수지를 주입한 후, 가압과 진공을 가하는 방법이 시도되었으며, 상용 유전장치인 LACOMCURE를 사용하여 RTM 공정 중 수지의 함침과 경화 상태를 추적하였다. 연구결과를 통해, 적절한 공정 변수 및 온라인 경화 모니터링 기법을 적용한 본 공법이 기존 방법에 비해 많은 장점을 가짐을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제7권1호
• /
• pp.89-96
• /
• 2005

사회 전반에 걸친 디지털 혁명에 따라 IT를 기반으로 하는 다양한 정보화 터널시공기법이 개발되고 있으며 터널시공시 의사결정체계의 일환으로 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PDA를 이용한 터널시공의 정보화에 대하여 기술하였으며, 특히 시공중 발생하는 각종 막장면 데이터를 실시간으로 입 출력 및 저장하고 이를 기반으로 지보패턴을 결정할 수 있는 의사결정체계를 구축하였다. 이를 위하여 무선 네트워크, 이동식 컴퓨터, CDMA 및 디지털카메라 등 최근 정보통신을 바탕으로 한 막장면 매핑자료의 실시간 데이터 수집 및 해석, 디지털 매핑등이 가능한 PDA용 S/W를 개발하였으며 현장적용에 대하여 고려하였다. 향후에는 실제 시공시 사용된 지보방법 및 소요 지보량을 함께 저장할 수 있는 DB를 구축하는 한편 현장적용을 통한 feedback 결과에 대하여 연구가 지속될 예정이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.175-187
• /
• 2015

본 논문은 저심도 철도 건설을 위해 사용될 트렌치 쉴드 장비의 설계에 대한 내용을 다루고 있다. 저심도 철도는 도로 아래의 5~7 m에 설치되며 개착 공법으로 시공을 하게 된다. 개착 공법으로는 주로 가시설을 이용한 공법이 많이 이용하고 있는데, 현 기술 수준으로 가시설을 이용한 공법의 한계점으로 높은 시공비와 시공 기간을 들 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 트렌치 쉴드 장비의 개발이 진행되고 있다. 트렌치 쉴드 장비는 주변 토압을 지지하는 토류판과 하단부의 굴착기로 구성되어 있는데, 토류판이 가시설의 역할을 대신하며 전면 하단에 굴착기가 부착되어 굴착시간을 단축 시켜준다. 또한 굴착 후 바로 세그먼트를 삽입을 하기 때문에 시공시간을 상당히 절약할 수 있다. 본 논문에서는 트렌치 쉴드 장비의 주요 기능을 담당하는 굴착기의 비트 설계 및 요구되는 모터 동력의 산정에 대한 연구 내용을 서술하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제4권1호
• /
• pp.71-78
• /
• 2002

본 연구에서는 지반내에 뚜렷한 불연속면의 존재로 인한 하중의 비대칭 전이특성과 이완영역의 형상을 실내실험에 기초하여 고찰하였다. 가동판(trap-door)과 바닥판(reaction plates)을 토조바닥에 설치하고, 건조한 모래지반에 연직의 불연속면을 설치하여 불연속성 지반을 형성하였다. 다양한 토피고와 불연속면의 위치를 실험변수로 적용하였다. 연구결과, 토층비(=토피고/가동판의 폭)가 1.5 이상이 되면, 토압비(전이응력/초기지반응력)는 일정한 값에 수렴되는 것으로 나타났다. 불연속면이 터널 폭 내에 위치하면 불연속면의 영향이 상대적으로 커져서 비대칭성 하중집중이 두드러지게 나타났으며, 터널폭 외부에 존재하면 비대칭성 하중집중이 상당히 감소하는 것으로 타나났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.387-402
• /
• 2014

혼잡한 도심지에서는 지상의 공간부족에 따른 터널 구조물에 대한 시공의 필요성이 늘어나고 있다. 터널은 굴착 시 주위 지반의 교란 및 변위를 발생시키는데, 그에 따른 안정성 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착에 따른 지반의 거동을 측정하기 위해 모형터널 장비를 개발하였다. 모형터널은 터널굴착을 모사하기 위해서 터널 내부의 일정한 물의 양을 조절하면서 외경을 축소한다. 그에 따라 발생하는 체적손실이 터널굴착에 따른 지반의 변위를 발생시킨다. 지반의 변형 측정은 근거리 사진계측기법을 사용하였으며, 이를 변위분포도와 변위벡터로 나타내었고, 유한요소 수치해석, 기존 문헌, 이론 및 경험식들과 비교하였다. 또한, 터널 천단부 강관 보강 및 무보강의 터널굴착에 따른 모형시험을 진행하여 지반의 거동을 분석하였다. 본 연구의 실내모형터널시험은 지반의 자세한 변위 데이터를 얻기 위해 흙으로 가정한 알루미늄봉과 근거리 사진계측을 사용한 이상화된 2차원의 연구이다. 그 결과, 유한요소 수치해석에서의 흙의 변형 패턴이 실제 모형 시험과 상당히 유사함을 확인 및 검증 할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.373-386
• /
• 2014

본 연구에서는 연약대를 관통하는 터널의 변위거동에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 발파굴착 공법이 적용되는 터널을 대상으로 다양한 파쇄대 조건을 도출하고 이에 대한 3차원 해석을 수행하여 파쇄대의 주향 및 경사와 터널 변위 거동과의 관계에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 해석결과를 토대로 파쇄대의 공간적 분포 특성에 따른 터널의 파쇄대 관통 전후의 변위 거동을 고찰하였으며 이를 토대로 현재 실무에서 적용되고 있는 3차원 계측결과의 활용방안을 모색하였다. 3차원 해석 결과를 분석한 결과 터널 천단 및 내공변위의 각 성분비는 터널 주변 파쇄대의 터널과의 상대적 위치 및 방향성에 따라 달라지는 것으로 관찰되어 천단 및 내공변위 등 전통적인 터널 안정성 지표와 아울러 터널의 안정성 검토는 물론 주변 파쇄대 존재여부를 판정하는 지표로 활용할 수 있는 것으로 검토되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.135-148
• /
• 2013

최근 도로터널은 장대화되고 있으며 도심지 등의 장대 대심도 도로터널의 계획이 추진되고 있다. 이러한 장대, 대심도 터널 굴착공법은 NATM과 TBM 공법 등이 있으며 유럽에서는 약 80%, 기타 선진국에서도 약 30%의 교통터널에서 Shield TBM 공법을 적용하고 있다. 하지만 국내에서는 대부분의 장비가 외국에서 고가에 수입되고 있어 국내의 TBM 터널 보급률이 상당히 낮아 NATM 굴착방식이 보편적으로 적용되고 있는 실정이다. TBM 터널의 보급을 늘리기 위해서는 TBM 장비의 국내 수급을 통한 경제성의 확보가 필요하며 이를 위해 표준화된 TBM 구경의 선정이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도로터널의 표준화된 TBM 최적단면 선정을 위해 교통량에 따라 차로수의 규모 및 내부형상(단층 혹은 복층), 환기방식에 따른 TBM 굴착 내공단면을 활용 방안 등을 검토하여 최적 단면의 산출방안을 제시하고자 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.799-812
• /
• 2017

쉴드 TBM 터널에 대한 2차원 수치해석 시 기존 연구에서는 뒤채움재 및 실제적인 내공변위 분포를 적절히 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하고자 gap parameter 적용 시 굴착면에서 발생하는 실제적인 내공변위분포를 고려하고, 적정한 뒤채움재 물성치를 적용한 모델링 방법을 제시하였다. 이를 위해 단일층 풍화토 지반을 대상으로 gap parameter와 토피고가 굴착면의 지반손실량과 지표손실량으로 구성되는 체적손실량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 대부분의 지표침하가 굴착 직후에 발생하였으며, 토피고 및 gap parameter가 증가할수록 수치해석을 통해 얻은 지표침하곡선의 영향범위가 제안된 이론식보다 넓게 나타났다. 따라서 2차원 수치해석 시 쉴드 TBM 터널의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 하중분담률을 이용하여 gap parameter를 적용하고, 뒤채움재의 물성치도 적절히 고려해야 한다고 판단된다.