• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.339-357
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• 2021

도심지에서의 교통인프라 개발이 활발해 지고, 대심도 지하터널을 이용한 도시의 기반시설 확충으로 인하여 기존 운영되거나 설치된 시설물 또는 구조물 상호 간의 근접시공이 많이 이루어지고 있다. 이에 따라 근접시공으로 인한 시설물 또는 구조물에 미치는 안정성 확보여부는 중요한 이슈가 되고 있으며, 관련법에 의하여 지하터널공사에 따른 지하안전영향 평가를 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 근접시공으로 인한 정거장구조물 의 거동특성을 파악하기 위해 동북선도시철도 터널이 계획된 노선 상부의 지하철 6호선 고려대역 정거장 구조물을 대상으로 신설터널에 의한 기존 구조물에 미치는 안전영향평가를 수행하였다. 이를 위하여 정거장구조물의 안전영역 평가 및 굴착방법에 대한 검토와 3차원 수치해석을 통한 상세검토를 수행하였다. 구조물 손상도 평가, 궤도 틀림 및 기존 구조물과 건물 안정성 평가 결과 근접터널공사에 따른 기존 정거장 구조물의 안정성은 확보되는 것으로 평가되었다. 본 연구는 도심지 터널공사에서 근접시 공시 기존의 인접구조물에 미치는 영향을 사전에 검토하는 경우 기본적인 기초 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.135-148
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• 2021

굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류는 시공 과정에서 들어나는 인자들에 따라 평가 결과가 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 제안된 굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류 방법을 현장상황을 고려하여 보정하는 방법을 제시하였다. 굴착 진행 중 지하수위는 차수공법의 적용 여부나 시공 상태에 따라 유출되는 정도가 시공 전 예측결과와 다르게 나타난다. 굴착 중 급격한 지하수위 하강은 압밀이나 압축 등의 체적 감소로 지반함몰을 유발하고 집중 호우 등에 의한 수위 상승은 굴착 저면의 히빙이나 보일링을 발생시켜 지반함몰 위험도를 높인다. 굴착 중 흙막이 벽체의 과도한 변위나 지반침하는 지반함몰의 원인이 될 수 있으며, 매설된 관로의 파손을 야기하여 지반함몰 위험도를 높인다. 본 연구에서는 굴착 중 지하수 변동 및 유출상태, 지반변위, 흙의 종류 등을 고려하여 지반함몰 영향인자를 재평가하는 방법을 제안하였다. 최종적으로 지반함몰 평가의 영향인자를 5개 카테고리의 12개 영향인자로 평가할 수 있도록 개선하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권1호
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• pp.111-123
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• 2023

The slope of an open cut tunnel is located above the exit of the Leijia tunnel on the Changgan high-speed railway. During the excavation of the open cut tunnel foundation pit, the slope slipped twice, a large landslide of 92500 m³ formed. The landslide body and unstable slope body not only caused the foundation pit of the open cut tunnel to be buried and the anchor piles to be damaged but also directly threatened the operational safety of the later high-speed railway. Therefore, to study the stability change in the slope of the open cut tunnel under heavy rain and excavation conditions, a 3D numerical calculation model of the slope is carried out by Midas GTS software, the deformation mechanism is analyzed, anti-sliding measures are proposed, and the effectiveness of the anti-sliding measures is analyzed according to the field monitoring results. The results show that when rainfall occurs, rainwater collects in the open cut tunnel area, resulting in a transient saturation zone on the slope on the right side of the open cut tunnel, which reduces the shear strength of the slope soil; the excavation at the slope toe reduces the anti-sliding capacity of the slope toe. Under the combined action of excavation and rainfall, when the soil above the top of the anchor pile is excavated, two potential sliding surfaces are bounded by the top of the excavation area, and the shear outlet is located at the top of the anchor pile. After the excavation of the open cut tunnel, the potential sliding surface is mainly concentrated at the lower part of the downhill area, and the shear outlet moves down to the bottom of the open cut tunnel. Based on the deformation characteristics and the failure mechanism of the landslides, comprehensive control measures, including interim emergency mitigation measures and long-term mitigation measures, are proposed. The field monitoring results further verify the accuracy of the anti-sliding mechanism analysis and the effectiveness of anti-sliding measures.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.81-89
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• 2008

본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 Critical strain 개념을 새롭게 도입하였으며, 굴착중인 터널의 안정성 평가에 이를 활용하였다. 본 연구에서 개발한 해석기법은, 굴착면에서의 변위값을 입력하여 주변지반의 변형률을 구하는 방법으로서, 기존에 제안된 해석기법을 재검토하여, 상대변위활용기법, 숏크리트 반영기법, 지반의 이방특성 반영기법을 새롭게 제안하였다. 아울러 본 연구에서 제안한 해석기법을 토대로 해석모듈을 개발하였으며, 개발된 해석모듈의 활용성을 평가하기 위한 검증을 수행하였다. 검증 방법으로는 먼저, 이론해석과 상용프로그램(Pentagon-3D, Flac-2D) 해석을 통해 원형 터널에서의 굴착변위를 서로 비교하여, 상용프로그램의 활용성을 검토하였다. 이어서, 두 종류의 상용프로그램을 활용하여 숏크리트 라이닝의 유무에 따라, 동일한 초기조건에서의 굴착변위를 구하여, 두 상용프로그램의 해석결과를 비교하였다. 마지막으로, 상용프로그램에서 획득한 터널굴착변위를 본 연구에서 개발한 해석모듈(FAST-Ver. 1.2, Feedback Analysis System for Tunneling)에 입력치로 이용하여, 원지반의 하중상태 및 재료특성 등을 추정하고, 추정된 값들이 당초 가정하였던 값들을 얼마만큼 재현할 수 있는지에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.49-57
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• 2012

과거에는 굴착공사 중 사고발생의 경우 대부분 대규모 붕괴로 연결되는 경우가 많았다. 그러나 최근에는 설계검토 수준의 향상 및 공사 중 적극적인 계측계획의 수립 등으로 대규모 붕괴로 연결되기 전 문제발생 징후를 사전 감지, 피해를 최소화하여 공사를 안전하게 완료하는 경우가 많아지고 있다. 본 논문은 먼저 과거 붕괴사례 조사를 통해 과거의 붕괴원인에 대해 정리하였다. 다음으로 최근에 중요하게 대두되고 있는 계측관리에 대한 일반사항 및 활용방법에 대해 살펴보고 굴착공사 중 문제발생 유형 및 원인에 대해 검토하였다. 또한 실제 시공 중 계측결과 이상 징후가 나타난 현장을 대상으로 계측결과와 연계하여 문제발생 원인 및 보강대책을 검토하였다. 본 연구를 통해 굴착공사 중 대규모 붕괴사고를 사전에 방지하기 위해서 계측관리 및 지반조사가 매우 중요한 사항이라는 인식이 증대될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.175-183
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• 2014

본 연구는 점토지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(연약점토, 단단한 점토)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 점토 지반조건과 상호 연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 점토지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.320-329
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• 2005

The use of diverse methods for the retaining system has been continuously increased in order to maintain the stability during excavation. However, ground anchor system occasionally may have the restriction in urban excavation sites nearby the existing structures because of space limitation. In this case, soil nailing system with relatively short length of nails could be efficiently useful as an alternative method. The general soil nailing support system, however, may result in excessive deformations particularly in excavating the zone of weak soils or nearby the existing structures. Therefore, applying the pretension force to the soil nails then could play important roles to reduce deformations mainly in an upper part of the nailed-soil excavation system as well as to improve the local slope stability. In this study, a newly modified soil nailing technology named as the PSN(Pretention Soil Nailing) is developed to reduce both facing displacements and ground surface settlements during top-down excavation process as well as to increase the global slope stability. Up to now, the PSN system has been investigated mainly focusing on an establishment of the design procedure. In the present study, the field tests including pull-out tests were fulfilled to investigate the behavior of characteristics for PSN system. All results of tests were also analyzed to provide a fundamental and efficient design.

• 지질공학
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• 제17권1호
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• pp.89-99
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• 2007

일반적으로 지반의 굴착난이도를 평가하기 위한 간단한 방법은 지반 내에 분포하는 암석강도와 절리발달빈도를 고려하는데, 이 방법은 핵석 풍화단면에 그대로 적용할 수가 없다. 그러므로 암석강도와 절리발달빈도 뿐만 아니라, 핵석의 분포상태 및 분포비율, 굴착의 공사가능성, 굴착의 효율성들을 모두 종합하여서 판단하여야 비교적 정확하게 굴착난이도 추정이 가능하다. 굴착난이도를 판단하는 가장 좋은 방법으로 알려진 현장에서의 탄성파탐사 측정방법은 실제로 현장에서 육안으로 지질 상태를 확인한 결과와 차이가 심하다. (평균 $3{\sim}4m$, 최대 6m 차이) 그러므로 육안관찰과 현장탄성파탐사 방법은 모두 장단점이 있으므로 핵석지질에서 보다 정확하게 굴착난이도를 추정하고자 하면, 현장에서 지질 상태를 육안으로 관찰하고 동시에 현장 탄성파탐사를 모두 사용하여서 그 결과들을 종합하여 굴착난이도를 분석하고 적용하여야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.345-352
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• 2004

숏크리트 지보 구조는 지반과 숏크리트가 일체화되어 숏크리트 라이닝에 전단력의 전달이 가능한 터널구조로서 안정한 구조물을 형성하는데 기여한다. 본 연구에서는 석고를 사용하여 일정한 강도를 가진 균질한 모형지반을 제작하였다. 하중재하에 의해 일정한 원지반 응력을 조성한 후 상$.$하부반단면 굴착공법으로 굴착하며 굴착시 터널 주변지반의 응력상태와 라이닝의 거동특성을 계측하였다. 측정결과 굴착으로 인하여 터널 주변지반과 라이닝에 접선방향으로 인장응력이 발생되었다. 단계굴착에 의한 응력 해방율은 상부 경계선 확대천공시 9%, 상부반단면 아치부 확대천공시 15%, 상부반단면 경계선 절단 즉시 48%, 안정화 후 하부반단면 굴착전 94%로 나타났다.