• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.413-420
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• 2019

The changes in earth pressure and ground settlement due to underground excavation near an existing retaining wall were studied experimentally according to the separation distance between the underground excavation and the retaining wall. In addition, this study attempted to experimentally prove that the arching phenomenon occurred during the construction of the underground space. A model tank having 120 cm in length, 160 cm in height, and 40 cm in width was manufactured to simulate underground excavation through the use of five separated base wall bodies. The variation of earth pressure on the retaining wall was measured according to the underground excavation phase through the use of 10 separated right wall bodies. The results showed that the earth pressure on the retaining wall was changed by the lowering of the first base bottom wall; however, the earth pressure was not changed significantly by the lowering of the third base bottom wall, since the third base wall had sufficient separation distance from the retaining wall. Lowering of the first base wall induced a decrease in the earth pressure in the lower part of the retaining wall; in contrast, lowering of the first base wall induced an increase in the earth pressure in the middle part of the retaining wall, proving the arching effect experimentally. It is necessary to consider the changes in earth pressure on the retaining wall in designing earth retaining structures for sections where the arching effect occurs.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.640-655
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• 2018

최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.421-435
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• 2012

연마재 워터젯을 이용하여 다양한 영향변수에 따라 암석시편에 굴착(제거)실험을 수행하였다. 현장암반굴착 가능성을 판단하기 위해 신선한 경암(화강암) 시편을 기준으로 수압, 노출시간, 그리고 이격거리에 따라 굴착성능 및 굴착형상을 분석하였다. 특히 이격거리는 현장에서 요구하는 높은 수준의 조건에서 실험을 실시였다. 추가적으로 암석에 따른 굴착성능을 비교하기 위해, 실제 굴착현장에서 획득한 암석시편을 대상으로 P파 속도를 측정하여 동일한 조건에서 워터젯 실험을 수행하였다. 획득된 실험결과로부터 워터젯 변수가 암반제거에 미치는 영향을 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권2호
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• pp.215-226
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• 2020

The magnitude and distribution of tunnel deformation were widely discussed topics in tunnel engineering. In this paper, a three-dimensional (3D) finite element program was used for the analysis of various horseshoe-shaped opening expressway tunnels under different geologies. Two rock material models - Mohr-Coulomb and Hoek-Brown were executed in the process of analyses; and the results show that the magnitude and distribution of tunnel deformation were close by these two models. The tunnel deformation behaviors were relevant to many factors such as cross-sections and geological conditions; but the geology was the major factor to the normalized longitudinal deformation profile (LDP). If the time-dependent factors were neglected, the maximum displacements were located at the distance of 3 to 4 tunnel diameters behind the excavation face. The ratios of displacement at the excavation face to the maximum displacement were around 1/3 to 1/2. In general, the weaker the rock mass, the larger the ratio. The displacements in front of the excavation face were decreased with the increasement of distance. At the distance of 1.0 to 1.5 tunnel diameter, the displacements were reduced to one-tenth of the maximum displacement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.295-308
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• 2018

The excavation of twin tunnels is a process that destabilizes the ground. The stability of the tunnel lining, the control of ground displacements around the tunnel resulting from each excavation and the interaction between them must be controlled. This paper provides a new approach for replacing the costly 3D analyses with the equivalent 2D analyses that closely reflects the in-situ measurements when excavating twin tunnels. The modeling was performed in two dimensions using the FLAC2D finite difference code. The three-dimensional effect of excavation is taken into account through the deconfinement rate ${\lambda}$ of the soil surrounding the excavation by applying the convergence-confinement method. A comparison between settlements derived by the proposed 2D analysis and the settlements measured in a real project in Algeria shows an acceptable agreement. Also, this paper reports the investigation into the changes in deformations on tunnel linings and surface settlements which may be expected if the twin tunnels of T4 El-Harouche Skikda were constructed with a tunneling machine. Special attention was paid to the influence of the excavation phase shift distance between the two mechanized tunnel faces. It is revealed that the ground movements and the lining deformations during tunnel excavation depend on the distance between the tunnels' axis and the excavation phase shift.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.731-742
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• 2018

최근 도심지에서 기존터널 상부에 구조물을 신설하는 경우가 증가하고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서는 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 터널에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 터널의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악하여야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부지반 굴착 및 신설 구조물로 인한 하중이 기존터널에 미치는 영향을 대형 모형시험과 수치해석으로 통하여 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 모형시험과 수치해석을 수행하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지하고 지반굴착, 구조물 하중의 폭을 변화하여 그에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어져 굴착 저면과 기존터널이 가까울수록 더 큰 영향이 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격 거리에서 기존터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 증가하는 것을 확인하였고, 지중응력은 최대 2.4배까지 증가하는 것을 확인하였다. 이로부터 건물하중 폭이 증가하면 지중응력의 증가 영향으로 기존 터널에 영향을 주는 것을 확인하였고, 기존터널을 중심으로 신규하중의 재하 폭이 터널직경의 3배 이상으로 이격되면 지중응력의 영향이 감소하는 것을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.589-604
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• 2021

워터젯 암반 굴착공법은 물과 연마재만을 사용하는 친환경 및 비접촉식 굴착방법으로 다양한 장점을 가지고 있다. 최근에는 기존 천공 공법의 문제점을 보완하고 분진 방지, 소음 저하 등의 이유로 워터젯 공법의 활용이 증가하고 있다. 워터젯 굴착효율을 증대시키기 위해서는 복수의 노즐을 운용하는 것이 유리하다. 복수의 노즐을 사용할 경우, 노즐 운용방법에 따른 굴착성능과 형상을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 노즐각, 노즐 간 수평거리, 이격거리를 노즐 운용변수로 정의하고 굴착성능과 형상을 분석하였다. 실험결과, 노즐각과 이격거리가 증가할 때 굴착깊이는 감소하였고 유효 굴착깊이는 증가하는 경향을 보였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 노즐 삽입에 필요한 굴착형상 기준을 제안하고 기준에 따른 최적 노즐 운용변수를 도출하였다. 본 연구결과는 향후 암반 천공용 다중 워터젯 노즐 개발 시 유용한 기초연구로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.5-13
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• 2003

쏘일네일링 공법은 작업공간의 확보가 용이하고 네일길이가 어스앵커보다 비교적 짧아 도심지 지하굴착에 매우 이로운 장점이 있다. 이 공법이 도입된 이후 쏘일네일링 벽체의 거동에 관한 연구는 토조에 의한 모형실험과 이론적 연구가 진행되고 있지만 지반조건이 다층토로 구성된 현장에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 국내 다층토 지반에 시공된 쏘일네일링 현장에서 시공중 측정된 수평변위를 토대로 한 역해석적 방법에 의해 배면지반의 이완영역거리와 이완영역계수를 고찰하였다. 연구결과에 의하면 쏘일네일링 벽체 배면지반의 이완 영역거리는 최종굴착깊이의 증가에 따라 증가함을 보였으며, 그 비율은 최종굴착깊이의 94% 정도로 나타났다. 토사층과 암층이 혼합되어 있는 다층토 지반에서 토사층의 비율이 클수록 이완영역계수도 증가하였으나, 약 1.05값에서 수렴하는 경향을 나타냈다. 벽체 최대수평변위에 대한 지표면 최대수직변위와의 관계는 역해석결과에서 지표면 최대수직변위가 최대수평변위의 80%이하로 나타났으며, Caspe방법에 의한 지표면 최대수직변위는 최대수평변위의 150~280%의 범위로 나타나 역해석결과보다는 매우 큰 값을 나타내 Caspe방법이 매우 보수적임을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 지반굴착 시 굴착구간 주변의 지하시설물이 지하수 흐름특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 지하시설물의 규모와 이격거리, 지하수 동수구배 등을 고려하여 시나리오 기반으로 굴착 단계별 지하시설물의 영향을 지하수 수위 변화와 지하수 유출량 측면에서 비교 분석하였다. 그 결과 지하시설물의 규모가 증가할수록 수두차와 수두구배가 크게 발생하며 이격거리가 짧을수록 큰 수두차와 수두구배를 보인다. 모델영역의 지하수 수두구배에 따른 영향은 비교적 작은 것으로 나타났다. 또한 시나리오에 대한 지하수 유출량 분석 결과 지하시설물의 규모가 증가하거나 이격거리가 짧을수록 지하수 유출량이 감소하는 경향을 보인다. 이는 지반굴착에 따른 지하수 유동특성 분석에 있어 주변에 존재하는 지하시설물에 대한 영향 검토가 필요한 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.321-329
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• 2018

Classic braced walls use struts and wales to minimize ground movements induced by deep excavation. However, the installation of struts and wales is a time-consuming process and confines the work space. To secure a work space around the retaining structure, an anchoring system works in conjunction with a braced wall. However, anchoring cannot perform well when the shear strength of soil is low. In such a case, innovative retaining systems are required in excavation. This study proposes an innovative earth-retaining wall that uses in situ soil confined in dual sheet piles as a structural component. A numerical study was conducted to evaluate the stability of the proposed structure in cohesionless dry soil and establish a design chart. The displacement and factor of safety of the structural member were monitored and evaluated. According to the results, an increase in the clearance distance increases the depth of safe excavation. For a conservative design to secure the stability of the earth-retaining structure in cohesionless dry soil, the clearance distance should exceed 2 m, and the embedded depth should exceed 40% of the wall height. The results suggest that the proposed method can be used for 14 m of excavation without any internal support structure. The design chart can be used for the preliminary design of an earth-retaining structure using in situ soil with dual steel sheet piles in cohesionless dry soil.