• 한국지반공학회논문집
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• 제33권8호
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• pp.17-27
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• 2017

우리나라 북동부에 위치하고 있는 강원지역은 겨울철 일 평균온도가 영상권을 유지하는 타 지역들과는 달리 일평균온도가 영하로 떨어지는 가장 추운 지역이다. 이에따라 지속적으로 도로터널의 라이닝부에 대한 동결피해 발생 사례가 보고되고 있으나 동결피해 저감을 위한 단열설계 기준 및 관련 연구는 아직까지 매우 부족하다. 본 연구에서는 단열공법 적용에 따른 도로터널의 동결저감 효과를 분석하기 위하여 겨울철 강원지역 도로터널의 지반특성과 기후특성을 고려한 해석적 연구를 수행하였다. 그 결과, 라이닝부의 콘크리트와 숏크리트 두께의 차이는 동결심도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으나 단열재의 적용 시에는 동결심도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 배면지반의 열전도율과 외기온도 지속지간의 변화에 따라서 동결심도가 큰 영향을 받으므로 이러한 영향을 고려하여 단열재의 두께를 산정하여 적용한다면 우수한 동결저감 효과를 보일 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.13-22
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• 2001

본 연구에서는 복개터널 라이닝의 합리적인 모델링 방법 및 구속조건 등을 검토하기 위하여, 동일한 현장 조건에 대하여 현재 널리 적용되고 있는 구조공학적 모델링 방법과 지반공학적 모델링 방법을 이용하여 해석을 실시하였다. 해석결과로부터 각 모델링 방법의 문제점 및 복개터널 라이닝의 거동에 영향을 미치는 인자를 파악하였으며, 현장조건을 보다 합리적으로 모델링 할 수 있는 방안을 제시하였다. 해석결과 동일 조건하에서 모델링 방법에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 53%의 차이가 발생하며, 구속조건의 차이에 따라 콘크리트 라이닝에 발생하는 변위 및 부재력은 약 32%의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 보다 합리적인 설계 및 해석을 위하여 현장조건에 맞는 구속조건 결정 및 현장계측 등을 통한 모델링 기법의 정확성 검증 등과 같은 다양한 연구가 수행되어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.227-239
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• 2003

복개 터널구조물은 친환경적 건설을 위하여 성토체는 일정 구배를 갖는 경사시공을 하게되고, 이로 인하여 복개 터널구조물에는 편토압이 작용하게 된다. 현재 복개 터널구조물의 설계를 위하여 일반적으로 적용되고 있는 구조공학적 해석시 연직토압은 콘크리트 라이닝 상부 성토체를 상재하중으로 고려하여 산정하고, 좌 우측에 작용하는 횡방향 토압은 정지토압 분포를 적용하고 있다. 그러나 이러한 토압분포는 콘크리트 라이닝 좌 우측 측벽부 외측에서 성토체의 경사시공에 의한 편토압의 영향을 고려할 수 없다. 따라서, 본 연구에서는 성토사면에 의한 편토압을 고려한 합리적인 복개 터널구조물 해석 및 설계를 위한 기본연구로써, 지반공학적 모델링 기법을 이용하여 성토사면에 의한 편토압 고려 방안을 제안하였으며, 구조공학적 해석기법을 통하여 제안된 편토압 고려방안의 적용성을 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.29-36
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• 2008

숏크리트는 NATM공법에서 터널 굴착 후 지반안정을 위한 주요 지보재로서 시공기간의 단축과 시공비용 절감을 위해 일반콘크리트 라이닝을 대신하여 영구 숏크리트 라이닝의 사용이 요구되고 있는 추세이다. 이러한 영구 숏크리트 라이닝으로 사용하기 위해 고성능고강도 숏크리트가 요구되고 있으며, 인체에 대한 유해성 및 환경오염의 감소방안도 해결해야 할 문제로 부각되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 NATM공법 시공시 조기에 고강도 발현이 가능한 숏크리트재료를 개발하기 위하여 시멘트광물계 급결재를 사용하여 강도측정용 공시체를 제작하여 기존에 쓰여지고 있는 숏크리트재료와 비교하여 일축압축시험, 휨강도시험, 수중불분리시험을 실시하였고, 환경영향성을 평가하기 위해 어독성시험을 실시하였다. 시험결과, 일축압축강도 및 휨강도는 연구대상재료의 재령 7일강도가 기존재료의 28일 강도와 대등하였으며, 수중불분리시험 결과 연구대상재료의 불분리성이 우수하게 나타났다. 환경영향성(어독성시험)평가 결과 기존숏크리트에 비해 연구대상재료가 친환경적인 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.99-106
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• 2012

본 연구는 콘크리트의 열전도 역문제의 해를 통해 온도의존적 열전도도를 추정하는 방법을 제안하였다. 온도의존적 열전도도의 추정은 실물모형 화재실험에서 측정된 하이브리드 섬유보강 쉴드터널 라이닝의 시간 및 깊이별 온도분포 데이터를 이용하였다. 추정된 온도의존적 열전도도는 실험시간이 짧은 시점에서는 상온 영역에서 열전도도의 급격한 감소가 나타나는 것으로 추정되었다. 반면 깊이 25mm 위치에서 최대온도가 측정된 실험시간대에서는 온도에 따른 콘크리트의 특성변화 및 강섬유 혼입 효과를 반영하고 있다. 따라서 온도의존적 열전도도 추정 시 가열면 부근에서 최대온도가 측정된 시점을 기준으로 실험시간을 결정해야 한다. 추정된 열전도도는 유사배합을 사용한 기존연구와 유사한 결과를 나타내고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.620-634
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• 2018

고속도로면으로 부터 심도는 약 7.5 m로 얕으나 너비가 약 21 m로 넓은 터널의 안정성을 확보하고 도로면의 침하를 최소화하기 위하여 NTR(New Tubular Roof)공법을 보조공법으로 이용하였다. 이 방법에 따라 터널 굴착예정선 둘레에 직경 2.3 m의 강관 13개를 종방향으로 압입하고 강관측벽을 뚫어 서로 연결한 후 강관내부와 연결공간을 콘크리트로 채워 라이닝을 먼저 만들었고 라이닝 내부 지반을 굴착하여 터널을 완성하였다. 여러 개의 강관을 순차적으로 압입함에 따라 이완영역이 서로 연결되면서 폭이 점차 넓어지는 공동으로 거동하여 침하증분이 커졌고 터널 폭이 가장 넓은 곳에 강관을 압입할 때 도로면 침하증분은 약 2.2 mm로 최대였으며 라이닝 시공 때 까지의 총침하는 약 7.7 mm이었다. 그리고 폭이 넓은 라이닝 내부 터널을 굴착하면서 약 4.3 mm의 침하가 추가로 발생하면서 시공종료 후 총침하는 약 11.8 mm가 되었다.

• Advances in concrete construction
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• 제15권5호
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• pp.333-348
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• 2023

Fast infrastructure development boosts the demand for shotcrete. Despite sand and stone being the most common coarse and fine aggregates for shotcrete, excessive exploration of these materials challenges the ecological environment. This study utilized an industrial solid waste, high-titanium heavy slag, blended with steel fibers to form Wet Shotcrete of Steel Fiber-reinforced High-Titanium Heavy Slag (WSSFHTHS). It investigated its workability, shotcrete performance and mechanical properties under different water-to-cement ratios, fly ash content, superplasticizer dosage, and steel fiber content. The tunnel excavation and support were investigated by conducting finite element numerical simulation analysis and was used in 3 tunnel lining pipes in Zhonggouwan tailing pond. The major findings are as follows: (1) The water-to-cement ratio (w/c ratio) significantly impacted the compressive strength of WSSFHTHS. The highest 28-day compressive strength of 60 MPa was achieved when the w/c ratio was 0.38; (2) Adding fly ash improved the workability and shotcrete performance and strength development of WSSFHTHS. The best anti-permeability performance was achieved when the fly ash constituted 15%, with the lowest permeability coefficient of 4.596 × 10-11 cm/s; (3) The optimum superplasticizer dosage for WSSFHTHS is 0.8%. It provided the best workability and shotcrete performance. Excessive dosage resulted in water bleeding and poor aggregate encapsulation, while insufficient dosage decreased flowability and adversely affected shotcrete performance; (4) The dosage of steel fibers significantly impacted the flexural and tensile strength of WSSFHTHS. When the steel fiber dosage was 45 kg/m³, the 28-day flexural and tensile strengths were 8.95 MPa and 6.15 MPa, respectively; (5) By integrating existing shotcrete techniques, the optimal lining thickness was 80 mm for WSSFHTHS per simulation. The results revealed that after using WSSFHTHS, the displacement of the tunnel surrounding the rock significantly improved, with no cracks or hollows, similar to the simulation results.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.451-461
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• 2010

장기 부식 등 일반적인 건설재료의 문제점을 보완할 수 있는 대체재료로서, 섬유강화 복합재료의 활용이 증대되고 있다. 하지만 일반적으로 선형의 섬유강화 복합재료를 아치형인 터널구조물의 부재로서 활용하는 데는 많은 문제점이 대두된다. 따라서, 본 연구에서는 섬유강화 복합부재를 일정곡률로 인발성형 할 수 있는 신개념의 곡면 FRP 부재 성형장비를 개발하고 시제품을 생산하였으며, 시제품에 대한 물리적 특성 시험을 수행하였다. 이어, 곡면 FRP 시제품과 합체되어 제작된 콘크리트 복합부재에 대한 수치해석 검토 및 분석을 통하여 시제품의 터널 구조체로써의 적용성을 평가하였다. 수치해석적 적용성 검토 결과, 곡면 FRP 부재를 터널 구조물로 적용함에 있어서 터널 안정성을 충분히 확보할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.637-652
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• 2013

터널의 지반이완하중 산정방법에는 이론식, 경험식, 수치해석적인 방법 등이 있는데 이론식과 경험식은 실무에 적용하기에는 많은 한계점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 그 중에서 수치해석적 방법이 지반이완하중 산정에 필요한 모든 매개변수를 고려할 수 있고, 지반과 지보재의 상호작용을 모사할 수 있기 때문에 보다 합리적인 방법이라 판단하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 명확한 지반이완영역을 결정하기 위하여 Sakurai(1981)의 한계전단변형률 개념을 이용하였다. Stable region의 경계영역인 Level 1의 지반이 완하중고를 산정한 결과 지반등급 3까지는 지반이완하중이 산정되지 않았고, 지반등급 4, 5에서는 기존 산정방법들에 비해 지반이완하중고가 작게 산정되어 보다 경제적인 콘크리트라이닝 설계가 가능할 것으로 판단하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.559-568
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• 2006

본 연구의 목적은 화재에 의하여 붕괴 위험성이 있는 터널콘크리트 구조물을 보호하기 위해서 사용하는 습식 고강도 폴리머 스프레이 모르타르의 역학적 특성과 화재저항성을 평가하는 것이다. 본 연구의 주요 목적은 낮은 강도를 가지고 있어 내화재료로서 충분하지 않은 현재 사용되고 있는 재료의 단점을 극복하기 위하여 강도와 화재저항성을 동시에 증가시키는 것이다. 또한 습식 고강도 폴리머 스프레이 모르타르의 피복두께에 따른 내부온도분포를 평가하였으며 화재가 발생하였을 경우 터널콘크리트 구조물을 보호할 수 있는 습식 고강도 폴리머 스프레이 모르타르의 최적두께를 결정하였다. 본 연구의 결과 습식 고강도 폴리머 스프레이 모르타르는 현재 상용화되어 있는 내화용 재료와 비교하여 강도가 높았으며, 우수한 내화성능을 확보하였다. 무엇보다도 화재로부터 기존 구조물을 보호하기 위한 고강도 폴리머 모르타르의 최적 피복두께는 4cm이상 이었다.