• Geomechanics and Engineering
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• 제30권2호
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• pp.107-121
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• 2022

Coal pillar assessment is of broad importance to underground engineering structure, as the pillar failure can lead to enormous disasters. Because of the highly non-linear correlation between the pillar failure and its influential attributes, conventional forecasting techniques cannot generate accurate outcomes. To approximate the complex behavior of coal pillar, this paper elucidates a new idea to forecast the underground coal pillar stability using combined unsupervised-supervised learning. In order to build a database of the study, a total of 90 patterns of pillar cases were collected from authentic engineering structures. A state-of-the art feature depletion method, t-distribution symmetric neighbor embedding (t-SNE) has been employed to reduce significance of actual data features. Consequently, an unsupervised machine learning technique K-mean clustering was followed to reassign the t-SNE dimensionality reduced data in order to compute the relative class of coal pillar cases. Following that, the reassign dataset was divided into two parts: 70 percent for training dataset and 30 percent for testing dataset, respectively. The accuracy of the predicted data was then examined using support vector classifier (SVC) model performance measures such as precision, recall, and f₁-score. As a result, the proposed model can be employed for properly predicting the pillar failure class in a variety of underground rock engineering projects.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2008년도 국제학술회의
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• pp.123-134
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• 2008

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.91-97
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• 2007

절리가 존재하는 암반에서 2-Arch 터널을 굴착할 때 절리방향과 굴착단계에 따른 필라하중의 변화를 실험적으로 연구하였다. 이를 위해, 대형 모형 실험기(폭 3.3m, 높이 3.0m, 길이 0.45m)에 1/10 크기의 2-Arch 모형터널을 갖는 다양한 각도의 절리를 포함한 지반을 조성하고, 실제 시공과정을 따라 굴착하면서 터널굴착으로 인한 터널 주변지반의 변형을 측정하고, 굴착단계에 따라 필라에 작용하는 하중을 측정하였다. 계측된 데이터로부터 2-Arch 터널의 굴착에 따른 거동을 분석한 결과 절리의 각도에 따라 굴착단계별로 터널 주변지반의 변형 및 필라에 작용하는 하중이 크게 영향을 받는 것을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권2호
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• pp.175-188
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• 2016

The construction of a new cavern modifies the state of stresses and displacements in a zone around the existing cavern. For multiple caverns, the size of this influence zone depends on the ground type, the in situ stress, the cavern span and shape, the width of the pillar separating the caverns, and the excavation sequence. Performances of underground twin caverns can be unsatisfactory as a result of either instability (collapse) or excessive displacements. These two distinct failures should be prevented in design. This study simulated the ultimate and serviceability performances of underground twin rock caverns of various sizes and shapes. The global factor of safety is used as the criterion for determining the ultimate limit state and the calculated maximum displacement around the cavern opening is adopted as the serviceability limit state criterion. Based on the results of a series of numerical simulations, simple regression models were developed for estimating the global factor of safety and the maximum displacement, respectively. It was proposed that a proper pillar width can be determined based on the threshold influence factor value. In addition, design charts with regard to the selection of the pillar width for underground twin rock caverns under similar ground conditions were also developed.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.599-612
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• 2013

본 연구에서는 지하공간 건설을 위한 주방식 공법에 대해 기존 전통적인 지하공간 건설공법에 대비한 공사비 측면의 경제성 검토를 가정된 전형적인 지반조건에 대해 수행하였다. 경제성 비교검토를 위해 지하철 역사 등 대규모 지하공간 조성에 적용되고 있는 전통적인 공법 중 하나인, 2아치 터널 굴착 공법을 비교대상 공법으로 선정하고 동일한 공용 단면적을 확보하도록 굴착하였을 때 소요되는 공사비를 산정하여 비교하고 타당성을 검토하였다. 주방식 공법에 적용할 보강 공법 등은 기존 공법에서 사용하는 방식을 차용하는 것으로 가정하였으며 특히, 굴착 공사의 경우, 주방식 공법은 대체적으로 직사각형 단면을 사용하나 기존 공법과의 비교를 위해, 그리고 공간 천정부 및 암주부의 지반 자체 지지력을 최대한 증가시키기 위해 아치형의 터널 형태로 굴착하는 것으로 가정한 검토를 수행하였다. 검토 결과, 건설 요구 공간이 넓어질수록, 암반의 상태가 양호할수록 기존 전통 터널공법 대비 주방식 공법의 경제성이 더욱 향상될 수 있는 것으로 파악되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.39-49
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• 2011

본 연구는 대각선 병설터널의 건설로 인한 응력과 변위 특성을 연구하였다. 이 연구에서 그 특성들이 터널의 직경(D)는 13m 그리고 지반은 풍화암으로 가정하여 해석하였다. 해석에서 pillar 폭은 2.0D, 2.5D, 3.0D, 토피고는 3D, 4D, 5D, 그리고 대각선 병설터널의 설치각도 $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$로 변화시켰다. 그리고 해석에 사용한 프로그램은 지반 공학적 문제해석에 널리 사용되고 있는 FLAC을 사용하여 발생하는 숏크리트 및 록볼트 응력과 주변지반 변위를 대각선 병설터널의 pillar 폭, 토피고, 그리고 설치각도에 따라 구하고 분석하였다. 그 결과 풍화암 지반에서는 pillar 폭 2.0D이상, 토피고 5.0D이상, 그리고 대각선 병설터널의 설치각도가 적을수록 주변 지반에 영향을 덜 미치고 터널의 안정에 유리한 것으로 나타났다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2004년도 추계학술발표 논문집
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• pp.171-180
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• 2004

Underground mining causes surface subsidence long after the mining operation had been ceased. Surface subsidence can be in the form of saucer-shaped depression or collapsed chimneys or sinkholes. Sinkhole formations are predominant over shallow-depth room and pillar mines having weak overburden strata. In this study, occurrences of sinkholes due to mining activity are assessed based on local geological conditions and mining parameters using fuzzy reasoning techniques. All input and output parameters are represented with linguistic hedges. Numerous fuzzy rules are developed to relate sinkhole occurrences with input parameters using fuzzy relational matrix. Based on the combined fuzzy rules, possibility of sinkhole occurrences can be ascertained once the geological and mining parameters of any area are known.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.65-73
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• 2009

불연속성 암반에 건설된 2-아치 터널 지표면에 외력이 작용할 경우 지중응력의 분포 특성을 파악하기 위하여 대형 모형실험과 수치해석을 수행하였다 분석결과, 불연속면이 존재하는 경우에는 선형 탄성론에 근거한 응력보다 큰 지중응력이 분포하며, 불연속면의 경사도에 따라 압력구의 형상이 달라지는 것을 확인하였다. 불연속면이 수평이거나 연직인 경우에는 지중응력의 분포가 대칭적 이지만, 경사져 있으면 경사에 대해 수직과 평행한 양방향으로 나뉘어 분포되었다. 또한 불연속면의 경사가 고각일수록 불연속면에 평행인 방향의 지중응력이 더 크게 증가하였다. 연구결과, 불연속성 암반에서는 불연속면의 경사가 음력분포에 지대한 영향을 미치며, 필러에 전달되는 응력을 추정할 경우에는 재하위치와 불연속면의 경사 및 터널 구조물간 상호위치를 고려하는 것이 중요함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.130-140
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• 2013

본 연구에서는 $30^{\circ}$ 경사진 층리면을 가진 풍화암 물성의 이방성 암반에서 필러 폭이 0.5D와 0.25D로 매우 작은 근접병설터널을 시공할 경우에 대한 터널 안정성을 조사하였다. 이를 위해 터널간 이격거리와 지보조건이 서로 다른 6가지 모형을 제작하고 측압계수 1의 하중조건으로 축소모형실험을 실시하였다. 모형별 균열개시압력, 최대압력, 필러 및 터널의 변형거동을 조사하였으며, 복공지보와 필러보강 여부가 터널의 안정성에 미치는 영향을 알아보았다. 필러 폭이 큰 모형일수록 균열개시압력이 더 크게 나타나 터널 안정성은 증가하였으며, 복공지보를 설치한 모형은 무지보 모형에 비해 균열개시압력와 최대압력이 더 크고 내공단면의 변형량은 적어 풍화암 근접병설터널에서 복공지보의 필요성을 확인하였다. 복공지보와 더불어 필러보강을 실시한 모형은 다른 모형에 비해 터널 안정성이 더 크게 나타났으며, 특히 필러 폭 0.25D인 근접병설터널은 복공지보뿐 아니라 필러보강도 실시해야 터널 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.115-131
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• 2011

최근 들어 방재 및 환경훼손 측면을 고려하여 병설터널의 시공 사례가 증가하고 있다. 병설터널의 굴착 시 필라(Pillar)부에 응력이 집중되어 터널의 안정성이 저하된다. 필라부의 거동에 대한 기존 연구들은 주로 수치해석과 실내 모형 실험을 통한 병설터널의 거동평가 및 지표침하 경향 분석 등에 국한되어 있어서, 필라부의 정량적 안정성 평가에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 병설터널의 필라폭이 터널의 안정성에 미치는 영향을 정량적으로 살펴보았다. 이를 위해 토피고가 다른 두 단면에 대해 전단강도 감소법을 이용한 수치해석적 방법으로 구한 터널 전체 안전율, Matsuda 등이 제안한 식을 이용하여 구한 필라부 국부안전율, 및 필라부의 강도/응력비를 산정하고 결과를 분석하였다. 합리적인 병설터널의 필라부 설계를 위해, 평균 강도/응력비, Matsuda 제안식에 의한 안전율, 수치해석적으로 구한 전체 안전율이 독립적으로 사용되기보다는 유기적으로 사용되어야 할 것으로 판단되었다.