• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.1-10
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• 2017

근래에 들어 증가하고 있는 도심지 지반함몰 사고는 사회적 이슈가 되고 있으며 이로 인해 최근 관련 법안이 발의 되었다. 지반함몰은 수많은 원인인자들의 복합적 작용으로 발생하므로 수치해석적 기법의 적용에 한계점이 존재한다. 이로 인해 지반함몰 메커니즘 규명 연구는 주로 모형실험을 이용하여 진행되었다. 선행 연구들은 상하수도관 파열로 인한 지반함몰 모사에 초점이 맞추어져 있으며, 지하수 흐름, 지반 굴착공사 등 다양한 원인에 의해 발생하는 지반함몰에 대한 연구가 부족한 실정이다. 또한 기존 수행된 대부분의 모형실험은 1 g 상태의 모형실험이며, 지반함몰 메커니즘 평가 시 지반의 현장 구속응력을 고려할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 모형실험을 이용한 지반함몰 거동 평가에 대한 선행 연구동향들을 고찰하여 보다 다양한 환경 조건을 모사할 수 있는 기법들에 대해 논의하였다. 또한 본 연구에서는 더 신뢰성이 있는 지반함몰 메커니즘 평가 기법으로서 원심모형실험기법을 제시하였다. 마지막으로 본 연구에서는 지반안정성평가에 지반함몰 메커니즘에서 사용한 모형실험 기법을 적용할 것을 제시했다.

• 한국전통조경학회지
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• 제36권3호
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• pp.75-87
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• 2018

본 연구는 조선왕릉의 보존관리방안 마련을 목적으로 동부지구에 위치한 동구릉, 광릉, 사릉, 홍릉, 유릉을 대상으로 수행되었다. 문헌조사를 통해 조선왕릉의 변화과정을 파악하였고, 현지조사와 인터뷰를 통해 능의 내부 및 주변의 현황을 파악하였다. 이 과정에서 원지형, 토지이용 및 동선, 능제시설, 수경시설, 역사경관림, 시설물을 주요 평가지표로 설정하였다. 주변의 도시화로 왕릉 주변 및 내 외부에 도로와 건물 및 시설물이 들어서면서 원지형이 많이 훼손되었다. 능역 회복을 위해 능역을 가로지르는 도로의 지하화와 토지매입, 그리고 경관을 훼손하는 건물의 이전 및 철거가 요구되며, 이후 본래의 능역과 원지형을 회복할 필요가 있다. 특히, 각 능별로 제례 동선의 단절이 많았는데, 본래의 제례 동선과 관람 동선의 정비가 필요하다. 능제시설의 경우, 문헌조사 및 발굴조사를 바탕으로 소실된 건축물 및 석물에 대한 정보를 수집 분석한 결과, 이후 유구노출 정비 혹은 복원이 수행되어야 할 것으로 보인다. 역사경관림은 주기적이고 지속적인 모니터링과 관리가 필요하며, 시설물의 경우 장기적인 능역 회복 계획에 따라 새로운 진입부 주변으로 각종 시설들이 설치되어야 한다. 이러한 주요 사업들은 긴급성과 재원 마련에 따라 단기 중기 장기 사업으로 구분하여 지속적이고 체계적으로 추진되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.484-492
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• 2016

본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$광산의 지반 안정성 평가를 위한 수치해석적 연구를 수행하였으며 해석에 고려된 침하의 인자들은 다음과 같다. 첫 번째로 손상대에 의한 암반의 물성 열화, 두 번째로 현장계측자료에 의한 국내 평균 측압계수 적용, 세 번째는 해당 광산의 실제 채광이력 조사, 네 번째는 채광 후 채굴적 주변 암반의 붕락을 가정하여 붕락된 암반을 추가로 굴착하는 해석기법이다. ${\bigcirc}{\bigcirc}$광산에서 실제 침하가 발생한 단면(5+10)을 대상으로 이 기법들을 적용하고 그 적용성을 확인하였으며, 침하가 발생하지 않았으나 침하가 우려되는 단면(3+10)을 대상으로 이 기법들을 또한 적용하고 지반 안정성을 평가하였다. 5+10 단면에서 추가 붕락을 통해 지표 최대변위가 41 mm 증가하여 46 mm가 나타났으며 추가 붕락에 따라 최대변위 위치가 실제 침하범위로 변화하는 양상을 확인하였다. 3+10 단면의 해석결과는 추가 붕락으로 5 mm 증가하여 7 mm의 지표 최대 변위가 발생하고 파괴영역이 채굴적 천단부에서 지표로 이어지지 않아 침하 가능성이 낮게 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.111-118
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• 2005

연구지역은 옥천변성대에 속하며 단층파쇄대가 터널굴착방향과 평행하게 존재하여 막장면의 자립성 저하 및 이에 따르는 터널 주변지반의 이완 등으로 터널 내에 과도한 변위가 발생하였다. 이에 따라 단층파쇄대의 영향범위를 파악하고 특성을 분석하기 위하여 TSP(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 수행하였다. 또한 막장면 조사와 시추조사를 병행 실시하여 거동원인을 분석하고 전방 파쇄대의 예측을 통하여 터널 굴착 및 지보에 영향을 주는 지질구조대나 용수대의 위치와 규모를 확인하였다. 조사결과를 토대로 터널형상 및 그에 따른 지층상태를 3차원으로 모델링 하였다. 모델링된 개체 내에 포함된 여러 변수(함유량, 물성치, 암반등급 등 모든 정량적인 수치)는 지구통계학적 기법을 통해 분석하였다. 모델링 결과를 분석하면 단층파쇄대에 의한 풍화대의 분포가 터널우측을 중심으로 발달하면서 좌측으로 그 범위가 감소하고 있다. 단층파쇄대는 주향 $N0\~5^{\circ}E$, 경사 NW의 방향성을 가지며, 여러 개의 지질이상대를 포함한 대규모의 파쇄대로 이루어진 것으로 확인되었다. 터널내 과대 변위는 해당구간에 밀집된 불연속면의 상호교차 및 단층대에 의한 터널 좌우측 암반강도 불균형으로 편하중이 발생한 것으로 판단되며 그라우팅 등의 터널보강공법이 필요한 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.259-276
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• 2006

큰 초기응력을 받는 암반에서의 파괴 과정은 굴착경계에 평행하게 발생하는 응력 유도 균열에 의해 지배된다. 특히 지압의 절대크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴 현상을 동반한다. Mohr-Coulomb과 같은 기존의 구성 모델은 일반적으로 마찰각과 점착력을 일정한 값으로 가정하므로, 점진적인 암반의 취성파괴 현상을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 일반적인 수치해석 코드에서 취성파괴를 잘 모의할 수 있는 것으로 알려진 CW-FS 모델을 사용하여 유류 저장공동 주변 암반에 대한 수치해석을 실시하고, 그 결과를 선형 Mohr-Coulomb 모델의 결과와 비교하였다. 또한 마찰각과 점착력 성분의 전단 소성변형률 한계를 변화시키면서 해석을 실시하여, 유류 저장공동에서 관찰된 취성파괴와 비슷한 양상을 보이는 해석 결과를 찾아보았다. 결과적으로 CW-FS 모델은 견고한 암반에서의 취성파괴를 모의하는데 있어 적절한 해석방법이라는 것을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.352-359
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• 2010

병설터널에서 근접 굴착으로 인한 영향은 터널간 이격거리에 따라 달라진다. 본 논문에서는 수평절리암반에 형성된 병설터널의 이격거리에 따른 영향을 파악하기 위하여 콘크리트 블록으로 균일 수평 절리 모형 지반을 조성하고 이격거리를 변화시키면서 모형터널을 설치한 후에 대형 모형실험을 수행하였다. 병설터널의 이격거리(필라폭)는 터널 폭 D를 기준으로 0.29D, 0.59D, 0.88D, 1.18D로 변화시켰다. 실험중에 필라 응력, 터널변위, 지반 변위를 계측하였다. 측압계수는 1.0을 유지하였다. 실험결과, 터널 및 주변지반의 변위와 필라 응력은 필라 폭이 감소함에 따라 증가하였다. 각 계측항목에서 최대 변화폭이 발생하는 단계는 후행터널의 상반굴착 직후로 나타났다. 병설터널 굴착 시 가장 큰 영향을 받는 위치는 필라부와 맞닿아 있는 선행터널의 어깨부로 확인되었다. 이러한 결과는 병설터널의 안정성은 시공 시 천단변위보다 내공변위 관리를 통해 평가되어야 한다는 것을 보여준다. 또한, 병설터널의 영향권이 양호한 지반조건에 대한 경험이론의 근접시공 영향권(0.8D~2.0D)보다 근접한 0.59D~0.88D 범위에서 형성되었으며 이러한 영향범위 감소는 병설터널의 안정성에 수평절리의 영향이 있는 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.98-106
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• 2008

암질이 불량한 암반에 터널이 굴착되는 경우 터널의 주변 암반은 그라우팅, 록볼트 설치 등의 보강법을 활용하여 일정 깊이까지 보강이 이루어진다. 터널보강의 효과를 수치해석적으로 계산하기 위해서는 보강재를 직접 요소로 표현하거나 보강영역의 등가물성을 활용하는 방법이 적용될 수 있다. 이 연구에서는 후자의 목적에 이용될 수 있는 원형터널의 탄소성 해석을 위한 간단한 수치해석 기법을 개발하였다. 정수압조건의 초기응력이 작용하는 Mohr-Coulomb 암반에 굴착된 원형터널이 고리형태로 일정 깊이까지 보강된다면 보강대는 원 암반과 물성의 차이를 보인다고 가정할 수 있다. 보강대와 보강대를 제외한 가상의 터널에 대해 각각 Lee & Pietruszczak (2007)가 제안한 탄소성 해석법을 적용하고 적합조건을 만족하도록 두 영역의 해석결과를 연결시키는 방법으로 보강대 효과를 계산할 수 있는 탄소성 수치해석법을 개발하였다. 상업코드인 FLAC을 활용한 해석결과와 비교를 통하여 개발된 방법의 정확성을 검증하였다. 해석결과 보강대의 변형계수와 강도정수의 변화를 고려한 응력 및 변위 분포는 균질한 암반을 가정한 해석결과와 큰 차이를 보여주었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.97-103
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• 2011

본 연구에서는 현장발생토사, 정수장슬러지 및 폐타이어분말 등 재활용 재료를 이용한 유동성 뒤채움재의 현장적용성 평가를 위해 실내모형실험 및 유한요소해석을 수행하였다. 실내모형실험은 교통하중을 모사한 정하중을 이용하였고, 현장에서의 시공과정을 고려하여 터파기, 베딩재시공 및 관부설, 유동성뒤채움재 타설 및 양생, 교통하중재하 순으로 평가하였다. 모형실험에는 관의 내공변위측정계, 토압계, 변형률게이지, LFWD등이 적용되었다. 유동성뒤채움재를 타설하는 시공과정중 관에서 발생한 최대 수직 및 수평변위는 0.83% 및 1.09%로 측정되었다. 양생 후 교통하중 재하시 최대수직 및 수평변위는 2.54 mm 및 3.15 mm이다. 하중제거시 회복되는 수직 및 수평 변형량은 0.603 mm 및 0.676 mm이다. 측정된 수평 및 수직토압으로부터 토압경감효과가 큼을 알 수 있었다. 모형실험에 이용된 재료물성을 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 다양한 유동성뒤채움재 시공시 PVC관에서 발생하는 변위, 토압, 변형률 등을 평가하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권3호
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• pp.15-23
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• 2021

통기 수갱은 지하공간 개발시 분진 또는 매연 등을 제거하기 위해 광산과 터널에서 사용되는 통로이다. 광산에서는 통기 수갱 개발을 위해 10~20m 구간의 크라운필라 영역을 1회의 장공발파로 굴착하는 공법이 적용 가능하다. 이 경우 천공오차를 파악하기 위해 장약공을 완전히 천공하였을 때 장약공 하부가 구속되지 않으며, 또한 이는 폭약 장약과 발파효율을 떨어트리는 문제를 발생시킨다. 이는 장약공 하부에 전색을 사용함으로 장약공 하부를 전색하여 폭약 장약의 문제를 해결하고 발파효율을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 ANSYS AUTODYN 2D SPH(Smooth particle hydrodynamics) 해석기법을 이용하여 장약공 직경(45, 76mm)과 다양한 전색장을 달리한 통기 수갱 발파 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 발파에 따른 하부의 대괴 사이즈, 저항선을 확인하여 최적의 하부전색장을 도출하였다. 해석 결과 하부전색장 30cm 이하의 경우 발파효율이 저하되며, 발파효율을 높이기 위해서 30cm 이상의 전색장을 적용하여야 함을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.91-101
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• 2019

최근 도심지내에서는 지반공동 복구공사, 관로교체 공사 등 생활의 편의성 확보를 위한 소규모 굴착공사가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 지중매설관 하부의 미흡한 다짐관리로 인하여 부등침하가 발생할 경우, 관의 파손에 의한 피해를 저감하기 위해 관 하부를 보강할 수 있는 방안에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트를 이용한 매설관 주변지반의 보강효과에 관한 평판재하시험을 실시하였다. 실험결과, 콘크리트매트와 팽창매트 보강에 따른 지중응력 감소율은 재하하중 크기에 따라 각각 약 46%~48% 및 39%~42%로 분석되었다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트의 지반보강효과에 기인하여, 연구에 적용된 각각의 재료는 매설관의 침하 및 매설관 하부지반의 변형을 감소시키는 효과가 있는 것으로 판단되었다. 이를 바탕으로 지중매설관 하부지반 또는 매설관 사이의 지반에 콘크리트매트 및 팽창매트를 보강한다면, 지중에서 예측하기 어려운 공동발생 및 지반침하에 따른 매설관 손상을 다소 방지할 수 있는 것으로 평가되었다.