• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.249-259
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• 2020

지중 구조물의 한계상태설계를 위한 설계 기준이 해외에서는 이미 발표된 바 있고 국내에서도 설계법 개정을 위한 연구가 수행되고 있다. 지진 시 파괴확률을 추정하기 위해서는 신뢰성 분석에서 확률변수를 고려해야 한다. 본 연구에서는 국내 지반 확률 특성치를 고려한 토압에 대한 변동계수와 지진하중 효과에 대한 변동계수를 적용하여 기존 쉴드 터널 설계 단면에 대한 지진 시 파괴확률을 계산하였다. 산정된 파괴확률로부터 신뢰도지수(β)를 산정하고 하중 계수의 변화에 따른 신뢰도지수를 분석한 결과와 국내외 연구결과를 토대로 쉴드 터널 세그먼트 라이닝의 지진 시 목표 신뢰도지수(β_T)는 2.3이 합리적인 것으로 분석되어, 지진 시 한계상태설계를 위한 목표 신뢰도 지수로 제안하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.730-739
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• 2010

Stress history increases in penetration resistance due to the increase in residual horizontal stress of granular soil. This study analyzes the effect of stress history on the results of CPT and DMT from calibration chamber specimen in OC as well as NC state. Test results show that the normalized cone resistance by mean effective stress correlates well with the relative density and the state parameter, whereas the normalized cone resistance with regard to vertical effective stress is a little affected by stress history. The horizontal stress index($K_D$) in DMT more reflects the influence of stress history on granular soil than the dilatometer modulus($E_D$) and cone resistance($q_c$). The $K_D/K_0$, in which the effect of stress history on $K_D$ is compensated by the at-rest coefficient of earth pressure, $K_0$, is related to relative density, state parameter and the normalized cone resistance by mean effective stress. It is also observed that the normalized dilatometer modulus by mean effective stress($E_D/{\sigma_m}'$) is unique correlated with the state parameter, regardless of stress history.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.189-198
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• 2009

현재 국내 외에서는 유류 지하 비축 공동, 식품 저장 공동 등과 같은 지하구조물 건설에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 지하공동의 안정성을 평가할 때 형상비나 굴착면적을 비롯하여 지하공동이 굴착될 암반의 절리 발달 상태는 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 형상비가 지하공동의 안정성에 미치는 영향을 안전율 중심으로 분석하였다 이를 위해 양호한 암반 내에 시공되는 공동의 네 가지의 형상비를 가정하고, 토피고, 측압계수, 절리의 간격, 강도 및 방향을 달리하여 민감도 분석을 실시하였다. 공동의 안정성은 강도감소기법을 이용하여 수치해석에 의해 얻은 안전율을 사용하여 평가되었다. 본 논문은 향후 불연속면을 포함한 암반에 시공되는 지하공동 설계 및 안정성 평가에 도웅이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.139-145
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• 2010

S-파 크로스홀 검측을 이용하여 쇄석말뚝의 건전도를 평가하였다. 이 평가 기법은 현장타설말뚝의 크로스홀 초음파 검측(CSL)과 개념적으로 유사하다. 이 기법의 주요한 차이점은 CSL에서는 P-파를 사용하나 이 기법에서는 S-파를 이용한다는 사실이다. 그 이유는 S-파만이 물보다 느린 매질의 강성을 감지할 수 있는 유일한 탄성파이기 때문이다. 양방향 S-파를 생성할 수 있는 전기-기계식 발진자를 사용하여 검측을 수행하였다. 이 쇄석말뚝의 형상을 말뚝을 통과하는 S-파 도달시간, 쇄석과 주변지반의 S-파속도 주상도를 이용하여 재생하였다. 쇄석의 S-파속도 주상도는 쇄석의 내부마찰각 및 정지토압계수로 산출하는 것이 타당한 것으로 확인되었다. 쇄석말뚝의 직경 산정은 이 내부마찰각과 토압계수에 크게 영향을 받지 않는다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권5호
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• pp.487-497
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• 2023

Penetration rate (PR) and penetration depth (Pe) are crucial parameters for estimating the cost and time required in tunnel construction using tunnel boring machines (TBMs). This study focuses on investigating the impact of rock strength on PR and Pe through full-scale experiments. By conducting controlled tests on rock-like specimens, the study aims to understand the contributions of various ground parameters and machine-operating conditions to TBM excavation performance. An earth pressure balanced (EPB) TBM with a sectional diameter of 3.54 m was utilized in the experiments. The TBM excavated rocklike specimens with varying uniaxial compressive strength (UCS), while the thrust and cutterhead rotational speed were controlled. The results highlight the significance of the interplay between thrust, cutterhead speed, and rock strength (UCS) in determining Pe. In high UCS conditions exceeding 70 MPa, thrust plays a vital role in enhancing Pe as hard rock requires a greater thrust force for excavation. Conversely, in medium-to-low UCS conditions less than 50 MPa, thrust has a weak relationship with Pe, and Pe becomes directly proportional to the cutterhead rotational speed. Furthermore, a strong correlation was observed between Pe and cutterhead torque with a determination coefficient of 0.84. Based on these findings, a predictive model for Pe is proposed, incorporating thrust, TBM diameter, number of disc cutters, and UCS. This model offers a practical tool for estimating Pe in different excavation scenarios. The study presents unprecedented full-scale TBM excavation results, with well-controlled experiments, shedding light on the interplay between rock strength, TBM operational variables, and excavation performance. These insights are valuable for optimizing TBM excavation in grounds with varying strengths and operational conditions.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.49-57
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• 2005

본 연구에서는 상재하중을 적용한 굴착모형실험을 통하여 상재하중 적용으로 인한 굴착단계별, 벽체강성 및 지반조건에 따른 토류벽체의 수평변위, 배면지반 지표침하, 토류벽체에 적용되는 토압변화 및 분포에 대하여 실험결과치, 이론치 및 현장자료 분석치와 상호비교, 분석하여 상재하중 적용에 의한 영향을 규명하였다. 그 결과 상재하중이 적용된 모형지반에서의 지표침하곡선 형태는 상재하중 미 적용시 지표침하 곡선형태의 정규확률 분포곡선과 달리 상재하중 중앙 부분이 최대 침하를 일으키는 포물선 형태의 침하를 보이고 있으며, 굴착단계별 상재하중 적용으로 인한 벽체최대수평변위는 최종굴착시에 0.8H(보:굴착깊이) 지점에서 벽체의 최대수평변위가 발생하였으며, 상재하중 적용에 따른 벽체변위량의 증가범위는 벽체상부로부터 하중이격거리에 2배의 깊이까지 증가범위를 보였다. 또한, 굴착단계별 지표면의 침하로 인한 기초판의 각 변위는 최종단계에서의 각 변위가 가장 크게 발생하였고, 벽체강성별로는 두께 4mm(유연계수 ${\rho}\;:480m^3/t$) 벽체가 두께 9mm(유연계수 ${\rho}\;: 40m^3/t$)보다 최대 3배 이상 발생하고 있어 벽체강성의 영향이 매우 큼을 알 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.93-101
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• 2012

모래다짐말뚝(SCP)는 연약지반 내에 다짐에 의해 형성된 모래말뚝을 조성하여 지반 개량효과를 극대화하는 공법이다. 점성토 지반에서는 압밀촉진 및 배수 효과, 느슨한 모래지반에서는 다짐 등을 통해 액상화 대책공법으로 주로 사용되고 있다. SCP의 설계에 있어 강성이 큰 SCP 본체 부분도 함께 고려하지 않으면 과도하게 안전을 고려한 설계가 되며 시공비용이 늘어나 경제적으로도 불리할 가능성이 매우 높다. SCP 타설에 의한 지반 내의 응력상태의 변화나 다짐 메커니즘에 대해서는 지금까지의 연구 결과에 의해 어느 정도 구명되었으나, SCP와 원지반을 복합지반으로 고려한 연구는 사례가 적어 충분히 설명될 만큼 연구 성과를 얻지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 SCP 개량지반을 SCP와 원지반으로 구성된 복합지반으로 취급하였으며, SCP 타설에 의한 응력상태나 밀도변화를 모사한 요소시험(CID test)을 수행하여 SCP 시공에 따른 원지반의 응력상태의 변화를 $K_0$와 SCP 치환율의 관계를 통해 고찰하였다. 동시에 반복삼축압축 시험장치를 이용하여 SCP의 시공과정을 실내에서 재현할 수 있는지에 대해도 검토하였다. 시험결과 SCP 시공 초기 원지반의 응력상태의 변화가 가장 크게 발생하고 있으며, 특정 시점 이후에는 SCP 시공을 위한 진동이 지반의 응력특성 변화에 큰 영향을 미치지 못하고 있었다. 또한 SCP에 의한 원지반의 거동을 실내에서 재현하기 위해서는 케이싱 진동에 해당하는 반복재하를 실시하는 것이 반드시 필요하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.71-77
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• 2008

본 연구에서는 CPT 결과인 콘관입저항치 $q_c$값을 이용하여 말뚝의 극한수평단위지지력을 산정법을 제안하고자 한다. 이는 기존의 지반물성평가를 이용하여 평가되어 오던 간접적인 방법과 비교하여, 현장측정치의 직접적 적용을 위한 극한수평단위지지력 산정법 개발을 목표로 하고 있다. 점착력이 없는 사질토 지반을 대상으로 측정된 콘관입저항치 $q_c$값은 사질토지반에서 중요한 요소인 상대밀도, 연직응력, 수평응력에 대한 함수로 표현되며, 이는 기존에 제안되어온 극한수평지지력의 산정에 고려되는 요소들과 유사하다. 이러한 역학적 유사성을 바탕으로 CPT결과를 이용한 극한수평단위지지력 산정식을 제안하였다. 이는 점착력이 없는 사질토에 대상으로 하고 있으며, 그에 대한 해석을 위해 해석대상지반을 대상으로 제안된 산정식의 신뢰성을 확보하였다 극한수평단위지지력의 측정값과 예측값에 따른 비교에 대해 표준편차는 0.279를 보였으며, COV는 0.272의 값을 보여 측정된 극한수평단위지지력과 대체적으로 유사한 결과를 보였으며, 전반적으로 제안식에 의해 예측된 극한수평단위지지력이 실내모형실험을 통한 측정값에 근접함을 알 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.401-413
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• 2013

최근 연약지반 터널 현장에 활용되는 슬러리 쉴드 TBM은 굴진면으로 슬러리가 주입됨으로 그 안정성을 확보하는 공법이다. 하지만 간극이 과다하여 슬러리에 의한 폐색이 발생하지 않는 조립질 지반에서는 적용이 어렵기 때문에 첨가제를 혼입하여 사용하기도 한다. 본 연구에서는 첨가제의 역할로서 탄산가스를 주입함으로 슬러리가 주입되었을 때에 간극 내에 탄산가스가 흡착하여 폐색현상을 촉진시키는 효과를 규명하였다. 실내실험 결과 탄산 혼입에 따라 슬러리 쉴드 터널이 적용 가능한 유효입경이 1.0 mm에서 2.6 mm가량으로 증가하였고, 필터계수 ${\lambda}$가 $0.007sec^{-1}$이상인 경우에 탄산에 의한 효과가 발생함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권5호
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• pp.484-495
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• 2020

EPB TBM의 굴진을 수치적으로 해석하기 위해 개별요소법(DEM, discrete element method), 유한요소법(FEM, finite element method), 유한차분법(FDM, finite difference method) 등과 같은 다양한 수치해석 기법이 적용되어 왔다. 본 논문에서는 이중 개별요소법과 유한차분법을 연계하는 방식을 채택하여 EPB TBM 굴진해석 모델링 방법을 제시하였다. 제시한 개별요소법-유한차분법 연계 TBM 굴진해석 모델에서 TBM이 굴착하는 굴착부는 개별요소법을 적용하였으며, 입자 접촉 물성치의 경우 일련의 삼축압축시험을 통해 교정하였다. 굴착부 주변지반은 유한차분법을 연계시켜 정지토압계수를 고려하여 굴착부에 수평지중응력을 구현할 수 있도록 하였다. 또한, 이를 통해 소요 입자 개수를 감소시켜 모델의 해석효율을 증대시켰다. 본 논문에서 제시한 수치해석 모델은 TBM의 굴진율, 커터헤드 및 스크류 컨베이어 회전속도 등을 조절할 수 있으며 TBM 굴진 중 토크, 추력, 챔버압, 배토량을 도출해 낼 수 있다.