• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.175-187
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• 2015

본 논문은 저심도 철도 건설을 위해 사용될 트렌치 쉴드 장비의 설계에 대한 내용을 다루고 있다. 저심도 철도는 도로 아래의 5~7 m에 설치되며 개착 공법으로 시공을 하게 된다. 개착 공법으로는 주로 가시설을 이용한 공법이 많이 이용하고 있는데, 현 기술 수준으로 가시설을 이용한 공법의 한계점으로 높은 시공비와 시공 기간을 들 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 트렌치 쉴드 장비의 개발이 진행되고 있다. 트렌치 쉴드 장비는 주변 토압을 지지하는 토류판과 하단부의 굴착기로 구성되어 있는데, 토류판이 가시설의 역할을 대신하며 전면 하단에 굴착기가 부착되어 굴착시간을 단축 시켜준다. 또한 굴착 후 바로 세그먼트를 삽입을 하기 때문에 시공시간을 상당히 절약할 수 있다. 본 논문에서는 트렌치 쉴드 장비의 주요 기능을 담당하는 굴착기의 비트 설계 및 요구되는 모터 동력의 산정에 대한 연구 내용을 서술하였다.

• 터널과지하공간
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• 제15권5호
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• pp.359-368
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• 2005

NATM 터널을 굴착하기에 토피가 너무 낮은 경우에는 보통 개착터널공법이 적용된다. 그러나 토피가 매우 낮거나 없는 계곡부에서 개착터널을 시공하기 위해서는 추가적인 두 곳의 갱구 형성과 복토가 이루어질 때까지 임시 사면에 대한 유지관리가 필요하다. 이런 경우에는 복토를 통해 토피를 확보한 후 터널을 굴착하는 방안이 유효하다. 이 연구는 터널 굴착이전에 소일시멘트로 복토한 후 굴착작업이 이루어진 대만고속철도 C240현장에 대한 사례 연구이다. 소일시멘트의 포틀랜드 시멘트 함유량은 $2\~4\%$이고, 1회 복토층의 두께는 $130\~250\;mm$ 범위가 되도록 시공하였다. 터널 굴착에 따른 소일시멘트 사면 및 터널내 최종 구조물인 콘크리트 라이닝에 대한 수치해석을 통해 안정성을 평가하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.186-193
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• 2008

흙막이를 지지하는 버팀대를 가설재가 아닌 주(主)구조체로 이용하는 SPS(Strut as a Permanent System) 공법이 개발되어 최근 국내 공사현장에서 활발하게 활용되고 있다. 이 공법은 건축공사 현장에서 원가절감, 공기단축, 구조적 안정성 향상, 건설환경 개선 등 다양한 이점을 주는 반면 지하층고의 증가와 철골부위 내화피복을 추가로 수행하여야 하는 문제점이 있다. 지하층고의 증가는 흙막이 깊이 및 지하 최저부위 굴착량 증가의 문제점을 유발하고, 내화피복 공사는 공사환경을 열악하게 함은 물론 공사비 증대의 요인이 된다. 따라서 본 연구는 SPS 공법의 문제점을 개선한 모듈화된 철골철근 복합 구조시스템(modularized hybrid structure system)을 제안하는 것을 목적으로 한다. 제안된 공법은 구성원리와 함께 실험을 통하여 구조적 성능을 검증되고 다양한 공사조건을 만족시키는 시공성능이 분석된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권5호
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• pp.869-886
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• 2016

Non-Deformable Support System (NDSS) is one of the support system analysis methods. It is likely seen as numerical analysis. Obviously, numerical modeling is the key tool for this system but not unique. Although the name of the system makes you feel that there is no deformation on the support system, it is not true. The system contains some deformation but in certain tolerance determined by the numerical analyses. The important question is what is the deformation tolerance? Zero deformation in the excavation environment is not the case, actually. However, deformation occurred after supporting is important. This deformation amount will determine the performance of the applied support. NDSS is a stronghold analysis method applied in full to make this work. While doing this, NDSS uses the properties of rock mass and material, various rock mass failure criteria, various material models, different excavation geometries, like other methods. The thing that differ NDSS method from the others is that NDSS makes analysis using the time dependent deformation properties of rock mass and engineering judgement. During the evaluation process, NDSS gives the permission of questioning the field observations, measurements and timedependent support performance. These transactions are carried out with 3-dimensional numeric modeling analysis. The goal of NDSS is to design a support system which does not allow greater deformation of the support system than that calculated by numerical modeling. In this paper, NDSS applied to the problems of Tunnel 34 of the same Project (excavated with NATM method, has a length of 2218 meters), which is driven in graphite schist, was illustrated. Results of the system analysis and insitu measurements successfully coincide with each other.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• 플랜트 저널
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• 제17권3호
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• pp.42-46
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• 2021

드릴 스트링의 진동 문제는 수년간 드릴링 성능 저하의 주요 원인 중 하나로 인식되어 왔으며, 굴착 작업 시 발생하는 과도한 진동은 드릴링의 효율성, 파이프 피로, 비트의 수명 단축으로 인하여 고장을 초래할 수 있다. 이러한 진동의 원인은 드릴 스트링이 굴착 작업 중 궤적에 따라 파이프의 굽힘과 wellbore와의 접촉으로 인해 마찰이 발생하고 이러한 진동은 일반적으로 축 방향, 굴곡 및 비틀림 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 Khulief와 Al-Naser가 제시한 모델을 바탕으로 드릴 스트링에 6자유도(DOF)의 구성요소를 갖는 모델을 적용하여 curved beam의 수치해석 값과 Analytical값을 비교하여 검증하고 드릴 스트링에 hookload와 WOB 경계조건을 주어 각 element 마다 동적 거동을 분석하였다. 실제 궤적을 적용하여 드릴 파이프의 굽힘이나 중력으로 인하여 Wellbore와 접촉되는 부분에 마찰을 적용하였고, 또한 마찰 작용 시 일정한 축 방향 속도를 유지하기 위한 PI제어 값을 설계하여 drillstring 전체의 각속도 변화와 실제 드릴 굴착 작업 중 발생하는 stick slip현상을 관찰하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.321-329
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• 2022

Tunnel site where high water pressure is applied, such as subsea tunnel, generally selects the shield TBM (Tunnel Boring Machine) to maintain the tunnel excavation face. The shield TBM has cutters installed, and the cutters wear out during the process of excavation, so it should be checked and replaced regularly. This is called CHI (Cutterhead Intervention). The conventional CHI under high water pressure is very disadvantageous in terms of safety and economics because humans perform work in response to high water pressure and huge water inflow in the chamber. To overcome this disadvantage, this study proposes a new method to dramatically reduce water pressure and water ingress by injecting an appropriate grout solution into the front of the tunnel face through the shield TBM chamber, called New Face Grouting Method (NFGM). The tunnel model tests were performed to determine the characteristics, injection volume, and curing time of grout solution to be applied to the NFGM. Model test apparatus was composed of a pressure soil tank, a model shield TBM, a grout tank, and an air compressor to measure the amount of water inflow into the chamber. The model tests were conducted by changing the injection amount of the grout solution, the curing time after the grout injection, and the water/cement ratio of grout solution. From an economic point of view, the results showed that the injection volume of 1.0 L, curing time of 6 hours, and water/cement ratio of the grout solution between 1.5 and 2.0 are the most economical. It can be concluded that this study has presented a method to economically perform the CHI under the high water pressure.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.31-43
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• 2023

연구목적: 본 연구에서는 탄소성해석과 수치해석의 차이점 분석과 해석 결과치의 유사한 경향을 도출하기 위한 설계지반정수 재산정 방법의 연구를 수행하였다. 연구방법: 얕은굴착과 깊은굴착에 따라 벽체변위가 같아지는 시점에서의 지반반력계수와 지반변형계수의 관계식을 유도하였다. 연구결과: 계측결과를 바탕으로 역해석을 진행하여 현장지반에 맞는 지반물성을 재산정하고 도출된 식과 문헌식을 이용하여 벽체변위에 대한 비교·검증한 결과 제안식이 가장 유사한 값을 나타내고 있었다. 결론: 제안식을 이용하면 설계시 실제와 가장 비슷한 지반물성치를 유추할 수 있어 실무에 도움이 될 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.613-620
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• 2005

This research is experimental paper to prepare the structural safety of the upper bridge for support type on tunnel and the effect of settlement. Unit weight test and uni-axial compression test have been performed to simulate the physical property of foundation on the tunnel. Tunnel model of slip form type for centrifuge model has been developed to performed the tunnel excavation while field stress is activated. And the support type of tunnel such as umbrella arch method and large diameter steel pipe reinforce method has been tested for the centrifuge model. After the analysis of experiment, results show that internal displacement of large diameter steel pipe reinforce method is smaller than that of the umbrella arch method.

• 산업기술연구
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• 제22권B호
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• pp.199-209
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• 2002

This research is experimental thesis to prepare the structural safety of the upper bridge for support type on tunnel and the effect of settlement. Unit weight test and uni-axial compression test have been performed to simulate the physical property of foundation on the tunnel. Tunnel model of slip form type for centrifuge model has been developed to performed the tunnel excavation while field stress is activated. And the support type of tunnel such as umbrella arch method and large diameter steel pipe reinforce method has been tested for the centrifuge model. After the analysis of experiment, results show that internal displacement of large diameter steel pipe reinforce method is smaller than that of the umbrella arch method.