• 터널과지하공간
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• 제32권3호
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• pp.203-218
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• 2022

본 연구에서는 유체 주입 중단과 유발 지진 규모의 관계에 대하여 수리역학적으로 분석하였다. 수리적 해석을 통해 공극압의 구배가 유체 주입 중단으로 인해 완만해짐과 동시에 주입 중단 이후에도 수 시간 동안 압력 선두에서 상당한 임계 공극압에 도달하면서 더 넓은 영역에서 추가적인 전단을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 수리역학 복합 해석을 단순화된 균열모델에 적용함으로써 유체 주입 중단 후에 최대 규모의 지진이 발생하는 것을 모사하였고, 유체 주입을 유지하는 경우와의 비교를 통해 급작스런 유체 주입 중단이 지진 유발에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 공극압의 분포 이외에도 단층 간의 기하학적 관계와 응력 재분배 등에 의해 임계 공극압의 구배가 변하며 이것이 유발 지진의 규모 평가에 중요하게 고려되어야 함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.411-434
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• 2022

사용후핵연료의 심층처분 개념에서 근계영역 암반은 열-수리-역학적 복합거동을 하게 되는 것으로 잘 알려져있다. 이러한 복합거동 과정에서 암석의 여러 물성들은 변화하는데, 이러한 물성변화를 합리적으로 반영하는 경우 고준위방사성폐기물 처분장의 장기안정성의 평가를 위해 활용되는 해석 및 현장시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 기술보고에서는 암석의 열-수리-역학적 간접복합거동에 관한 국내외 연구사례를 조사하고 분석하였다. 특히, 간접복합거동의 대표적인 사례 중 지하수에 의한 포화 및 온도 증가에 따른 암석의 여러 물성 변화, 응력 변화에 의한 투수계수 변화를 중점적으로 조사·요약하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권6호
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• pp.601-612
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• 2022

The prediction of structural mechanical behaviors is vital important to early perceive the abnormal conditions and avoid the occurrence of disasters. Especially for underground engineering, complex geological conditions make the structure more prone to disasters. Aiming at solving the problems existing in previous studies, such as incomplete consideration factors and can only predict the continuous performance, the deep attention fused temporal convolution network (DATCN) is proposed in this paper to predict the spatial mechanical behaviors of structure, which integrates both the temporal effect and spatial effect and realize the cross-time prediction. The temporal convolution network (TCN) and self-attention mechanism are employed to learn the temporal correlation of each monitoring point and the spatial correlation among different points, respectively. Then, the predicted result obtained from DATCN is compared with that obtained from some classical baselines, including SVR, LR, MLP, and RNNs. Also, the parameters involved in DATCN are discussed to optimize the prediction ability. The prediction result demonstrates that the proposed DATCN model outperforms the state-of-the-art baselines. The prediction accuracy of DATCN model after 24 hours reaches 90 percent. Also, the performance in last 14 hours plays a domain role to predict the short-term behaviors of the structure. As a study case, the proposed model is applied in an underwater shield tunnel to predict the stress variation of concrete segments in space.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.265-280
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• 2023

터널누수는 주변지반의 응력 및 간극수압을 변화시켜 터널 안정성 및 지반변형에 영향을 미칠 수 있는 결함요소이다. 장기간 또는 큰 규모의 누수발생은 터널 라이닝의 불안정성 및 지표침하와 같은 터널 구조물 및 주변지반 환경에 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 누수발생 시 터널의 구조 안정성 및 지반거동에 미치는 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 고려된 터널은 내부로 주변 지하수의 유입을 허용하지 않는 비배수 조건으로 가정하였고 터널 완공 후 라이닝에서 누수가 발생하는 것으로 설정하였다. 누수로 인한 터널 구조물 및 지반의 거동을 모사하기 위해 수리역학 연계해석이 수행되었으며 파이썬으로 개발된 TOUGH-FLAC 시뮬레이터가 사용되었다. 누수 발생량과 누수위치를 변화시켜 수치모사가 수행되었으며 수리역학 해석을 위한 연계항들이 복합거동 결과에 미치는 영향을 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제33권2호
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• pp.83-94
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• 2023

원통형 시료의 측면에 일정하게 구속압이 적용되는 통상적인 삼축시험 셀과는 달리, GREAT 셀은 독립적으로 제어되는 8쌍의 측면 가압장치들을 이용하여 차등적으로 구속압을 가할 수 있고, 이를 통해 다양한 크기와 방향의 수평 응력장을 생성시킬 수 있다. 본 연구의 선행 논문에서는 다양한 역학적 재하 조건에서 GREAT 셀 시험을 수치해석적으로 모사하고, 원주변형률에 대한 수치해석 및 실험측정 결과를 비교하여 적용된 수치모델의 적정성을 분석하였다. 본 연구에서는 역학적 재하 조건과 유체흐름 조건을 함께 고려하여 균열이 포함된 인공시료에 대한 GREAT 셀 시험을 수치모사하였다. 값이 알려지지 않은 균열면의 역학적 물성을 다양하게 설정하여 시료의 거동(원주변형률)에 대한 수치해석과 실험 결과를 비교하였으며, 균열면의 특정 역학적 조건에서 실험결과와 잘 일치하는 것으로 검토되었다. 추가적으로 유체흐름 조건이 시료의 역학적 거동에 미치는 영향을 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 재33권6호
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• pp.597-609
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• 2023

The instability and failure of engineered rock masses are influenced by crack initiation and propagation. Uniaxial compression and acoustic emission (AE) experiments were conducted on cracked sandstone. The effect of the crack's dip on the crack initiation was investigated using fracture mechanics. The crack propagation was investigated based on stress-strain curves, AE multi-parameter characteristics, and failure modes. The results show that the crack initiation occurs at the tip of the pre-fabricated crack, and the crack initiation angle increases from 0° to 70° as the dip angle increases from 0° to 90°. The fracture strength k_cr is derived varies in a U-shaped pattern as β increased, and the superior crack angle β_m is between 36.2 and 36.6 and is influenced by the properties of the rock and the crack surface. Low-strength, large-scale tensile cracks form during the crack initiation in the cracked sandstone, corresponding to the start of the AE energy, the first decrease in the b-value, and a low r-value. When macroscopic surface cracks form in the cracked sandstone, high-strength, large-scale shear cracks form, resulting in a rapid increase in the AE energy, a second decrease in the b-value and an abrupt increase in the r-value. This research has significant theoretical implications for rock failure mechanisms and establishment of damage indicators in underground engineering.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.35-42
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• 2023

본 연구에서는 유기오염물의 흡수가 가능한 차수재의 반응재료에 대하여 지중 매입 재료로서의 적용성을 평가하기 위해 오염물의 접촉에 의한 강도 특성 변화를 평가하였으며, 강도 평가는 일축압축시험 결과를 이용하였다. 시험 결과, 오염물 종류에 따른 반응재료의 강도는 물 > TCE > TPH의 순서로 확인되었다. 그러나 폴리노보넨의 구성비가 12% 이하에서는 TPH의 강도가 TCE에 비하여 크게 나타났다. 물로 접촉된 반응재료는 폴리노보넨의 구성비가 작을수록 강도가 지속적으로 감소하였지만, TCE 및 TPH와 접촉된 반응재료의 강도는 폴리노보넨의 구성비가 30%에서 21%까지 작아질수록 증가하다가 이후에는 감소하였다. 즉, 지중에서 발생되는 응력 조건에 따라 오염물의 접촉에 의한 강도를 고려하여 반응재료의 최적 구성비가 적용되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.339-347
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• 2023

TBM 추진잭이 경사면에 접촉하거나 편심하중이 발생할 때 추진잭의 페데스탈 및 로드 부위에 횡하중에 의한 휨변형이 발생할 수 있다. 이는 추진잭 모듈의 고장을 유발할 우려가 있으므로, 추진잭 모듈 전체에 대한 좌굴 안정성을 검증할 필요가 있다. 본 연구는 추진잭 좌굴 안정성 분석을 위한 좌굴 압축시험방법을 조사하고, 압축시험 시스템을 구성하였다. 추진잭의 전체 부품을 모델링하여 수치해석을 통해 응력집중 파트를 분석하였다. 경사도 0도 조건에서 최대하중을 가압하여 압축시험을 수행하였다. 로드의 변형과 씰의 누유는 관측되지 않아서 0도 조건에서 추진잭의 좌굴 안정성을 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권3호
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• pp.196-207
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• 2024

근래 들어 도심지 구간에서 공동주택 건설과 같은 개발행위가 빈번히 이루어짐에 따라 운영 중인 기존 지하철과 인접하여 지상구조물이 시공되는 경우 지하철 구조물 및 궤도에 영향을 끼쳐 안정성 및 사용성에 문제를 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 지하철 인접 지상구조물 시공시 기존 지하철의 안정성 확보를 위한 종합관리대책을 제안하였다. 기존 지하철에 대한 근접도 평가, 기존 구조물 안정성 검토, 궤도 안정성 검토, 집중관리구간 선정 및 계측계획 수립 등의 4단계 종합관리대책을 수립하여 인접시공 영향을 최소화하였다. 1단계 근접도 평가를 통해 계측 점검주기를 선정하고, 2단계 시공단계 및 지하수 영향을 고려한 3차원 수치해석을 통해 기존 지하철 및 정거장 구조물의 변위, 응력 등 안정성을 검토하고, 3단계 궤도틀림 등 궤도 안정성을 검토하여 열차운행의 안전성을 검토하며, 4단계 수치해석 결과를 바탕으로 변위 집중구간을 집중관리구간으로 선정하여 중점적인 계측관리가 수행하도록 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권2호
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• pp.131-143
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• 2024

Shield tunneling construction commonly crosses underground pipelines in urban areas, resulting in soil loss and followed deformation of grounds and pipelines nearby, which may threaten the safe operation of shield tunneling. This paper investigated the pipeline deformation caused by double curved shield tunnels in soil-rock composite stratum in Nanjing, China. The stratum settlement equation was modified to consider the double shield tunneling. Moreover, a three dimensional finite element model was established to explore the effects of hard-layer ratio, tunnel curvature radius, pipeline buried depth and other influencing factors. The results indicate the subsequent shield tunnel would cause secondary disturbance to the soil around the preceding tunnel, resulting in increased pipeline and ground surface settlement above the preceding tunnel. The settlement and stress of the pipeline increased gradually as buried depth of the pipeline increased or the hard-layer ratio (the ratio of hard-rock layer thickness to shield tunnel diameter within the range of the tunnel face) decreased. The modified settlement calculation equation was consistent with the measured data, which can be applied to the settlement calculation of ground surface and pipeline settlement. The modified coefficients a and b ranged from 0.45 to 0.95 and 0.90 to 1.25, respectively. Moreover, the hard-layer ratio had the most significant influence on the pipeline settlement, but the tunnel curvature radius and the included angle between pipeline and tunnel axis played a dominant role in the scope of the pipeline settlement deformation.