• 지질공학
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• 제5권1호
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• pp.1-20
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• 1995

1993년 3월 부산 북구 경부선 복선 철도 구간에서 지반 침하로 인한 대형 기차전복 참화는 많은 인명 피해는 물론 막대한 재산 손실을 초래하였다. 여기서 관심의 초점이 된 지반함몰 원인은 우선 다양한 재래 지질조사법에 의해 조사되었으며 그 결과 $\circled1$ 선로 하부 약 39m 지점에서 NATA 터널굴착을 위한 화약 발파, $\circled2$ 기반암 경계면의 급격한 변화가 무엇보다 지반 침하에 대한 직접적인 동기가 된 것으로 추정되었다. 그런데 기존 조사기법은 거의 시추 데이터에 의존하기 때문에 현실적으로 주어진 불리한 탐사 여건(예: 선로면 위에서는 빈번한 열차 주행으로 인하여 시추가 불가능함)은 바로 초점이 되고 있는 선로 하부 지반상태 파악을 불가능하게 하였다. 따라서 상기 결여된 지질정보는 우선 함몰 경위에 대한 두사지 가정을 낳게 하였으며 이러한 불확실성은 시공 과실에 대한 판단을 흐리게 하는 계기를 부여한 것이다. 본 논문은 우선 상기 불리한 탐사 여건을 극복하면서 동시에 각 암층 경계면을 고분해능으로 재현할 수 있는 하나의 첨단 물리탐사법 즉, 탄성파 토모그래피 기법을 소개하고 있으며 나아가서 그의 응용 결과는 바로 토목설계 내지 시공설계를 위한 귀중한 기초 자료(예: 탄성파 속도, 탄성율)로 반영될 수 있음을 보여주고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제28권4호
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• pp.343-357
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• 2018

절리군 대표방향성에만 의존하는 기존의 평사투영 사면해석의 불확실성을 극복하고 해석결과의 신뢰성을 증진시키기 위하여 확률통계학적으로 도출된 절리극점들의 dense point 및 절리군 대표방향성과 암반구조 분석결과를 종합적으로 고려하여 사면거동양상을 분석하는 알고리즘을 고안하였다. 이를 위하여 절리극점들의 분포양상에 의거하여 절리확산지수를 산정하는 기법을 고안하였으며, 콘각에 따라 상이하게 도출되는 절리확산지수 및 절리군 수효와 방향성을 종합적으로 고려하여 사면해석에 사용될 대표방향성을 추출하였다. 이들 대표방향성을 평사투영분석에 활용하여 신뢰성이 증진된 사면해석을 수행할 수 있었다. 또한 평면파괴가 우려되는 사면에 대해 한계평형이론에 의거하여 민감도 해석을 수행하고, 사면 안정성에 대한 절리강도 및 외부하중 변화의 영향을 심도 있게 분석하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.19-27
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• 2024

댐과 터널 그리고 사면 같은 지반구조물의 정기적인 계측 및 모니터링은 안전성 유지를 위해 필요하다. 국내에서는 드론과 가속도계와 같은 장비를 활용하여 지반구조물에 대한 점검 및 모니터링을 수행한다. 하지만, 드론은 구조물 및 지반 내부의 변화를 파악에 어려움이 있고, 가속도계는 일반적으로 내진 설계나 변형량 측정에만 활용되고 있다. 이에 본 논문은 가속도계를 활용하여 지반 내부 정보를 실시간 또는 정기적으로 계측하기 위해 SASW 시험 활용을 제안하였다. 제안된 방법은 SASW 시험의 해석 기법의 일부분만 활용하여 지반구조물의 강도 및 상태 변화를 추적한다. 이를 위해, SASW를 활용하여 사면, 댐 및 터널과 같은 지반구조물의 안전성을 평가한 사례들을 분석하여 기술의 적합성을 확인하였다. 또한, 현장 적용성을 높이기 위해, 복잡한 해석을 요구하는 전단 속도 프로파일을 도출하는 2차 해석보다는 분산곡선을 도출하는 1차 해석만을 활용하는 방안을 모색하였다. 본 연구에서 제안된 기술을 통해 가속도계를 활용하여 지반구조물의 지속적인 모니터링 및 유지보수가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.273-283
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• 2003

일반적으로 터널이 풍화암, 파쇄대 또는 토사 구간을 관통할 경우, 터널의 구조적 안정을 확보할 목적으로 그라우팅으로 지반을 보강한 후에 터널 굴착을 하게 된다. 터널 시공의 안정성과 경제성을 확보하려면 각 지반조건에 적합한 공법을 선택하여 그라우팅 설계와 시공이 진행되어야 하고, 신뢰성 있는 그라우팅의 시공을 위해서는 그라우팅 시공 후 그라우팅의 성능평가가 이루어져야 한다. 지금까지의 그라우팅의 평가는 한정된 개수의 코아에 대한 압축강도 시험으로 수행되었으나, 이러한 방법으로는 보강된 지반의 전반적인 그라우팅 성능 평가 및 보강 효과의 정량화에 다소 정확성이 결여될 소지가 있다. 본 연구에서는 코아 채취를 통한 일점식 평가를 탈피하고자 SASW 기법을 도입하여 그라우팅의 정량적 성능평가 방법을 모색하고자 하였다. SASW기법은 재료의 표면에서 비파괴적으로 탄성파를 발진하고 전파된 탄성파를 측정하여 재료의 내부강성구조를 평가하는 방법으로, 지반의 전단강성 구조 및 콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가 등에 주로 활용되는 기법이다. 본 연구에서는 터널 1차 라이닝(shotcrete) 표면에서 SASW 실험을 수행하여 터널 원지반에 대한 우레탄 보강의 효과를 터널 원지반의 전단강성 증가와 원지반내의 내부 공동 또는 균열 확인 등의 측면에서 평가하고자 하였다. 그리고, 본 연구에서 제안한 방법의 신뢰성 및 현장적용성을 확인하기 위하여, 실제 경기도 OO철도 터널에서의 우레탄 그라우팅 성능평가에 본 연구에서 제안한 방법을 시험 적용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.503-516
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• 2012

터널 시공 중 암반등급은 지보패턴의 결정에 큰 영향을 주는 요소이다. 따라서 터널 설계 시에 터널이 시공되는 노선의 암반등급을 파악하기 위해서 시추조사를 수행한다. 시추구간 사이의 미시추 구간에서는 전기비저항 탐사, 탄성파 탐사 등과 같은 지구물리탐사를 통해 암반등급을 파악한다. 따라서 전기비저항과 암반등급의 상관관계를 찾기 위한 연구가 다수 수행되었다. 그러나 대부분의 연구는 실내시험 또는 전기비저항 탐사로부터 얻어진 전기비저항과 암반등급의 상관관계에 대한 연구이다. 따라서 본 연구에서는 현장의 전기비저항 검층 시험으로부터 얻어진 전기비저항과 RMR의 상관관계를 분석하였다. 현장 데이터 분석 결과, 전기비저항과 RMR은 약 90%이상의 매우 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 또한 RMR 평가 요소들과 전기비저항의 상관관계 분석을 수행한 결과, 전기비저항과 불연속면상태는 약 80%이상의 양호한 상관관계가 나타났으나 지하수상태는 약 57%이하의 낮은 상관관계가 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제32권3호
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• pp.203-218
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• 2022

본 연구에서는 유체 주입 중단과 유발 지진 규모의 관계에 대하여 수리역학적으로 분석하였다. 수리적 해석을 통해 공극압의 구배가 유체 주입 중단으로 인해 완만해짐과 동시에 주입 중단 이후에도 수 시간 동안 압력 선두에서 상당한 임계 공극압에 도달하면서 더 넓은 영역에서 추가적인 전단을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 수리역학 복합 해석을 단순화된 균열모델에 적용함으로써 유체 주입 중단 후에 최대 규모의 지진이 발생하는 것을 모사하였고, 유체 주입을 유지하는 경우와의 비교를 통해 급작스런 유체 주입 중단이 지진 유발에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 공극압의 분포 이외에도 단층 간의 기하학적 관계와 응력 재분배 등에 의해 임계 공극압의 구배가 변하며 이것이 유발 지진의 규모 평가에 중요하게 고려되어야 함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제12권2호
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• pp.120-129
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• 2002

중부지역에 존재하는 대규모 석회암층을 통과하는 고속도로가 신설되는 가운데, 일부 교량의 교대 하부 얕은 심도에서 자연 생성된 석회암 공동이 다수 발견됨에 따라. 교대 및 교량의 안정성 확보를 위한 추가 정밀조사가 실시되었다. 정밀구조지질조사를 통해 고속도로 노선을 따른 지질도가 작성되었으며 이를 토대로 전기비저항 탐사가 일부 구간에 대해 실시되었다. 이 결과 석회암 공동의 존재가 의심되는 부분에 대해 국부적 인 탄성파탐사가 수행됨으로써 석회암 공동의 위치 및 규모가 최종 파악되었으며, 일련의 현장조사 및 실험실 시험결과를 이용한 수치해석이 이루어졌다. 수치해석에 의한 교대 및 교량의 안정성 분석 결과, 시멘트 그라우팅에 의한 교량하부 기초의 보강이 제안되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.133-143
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• 2006

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.111-119
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• 2019

지진에 대한 경각심이 높아지는 가운데 고속철도 시스템의 지진 취약성을 분석하는 것은 지진피해 사전대응분석을 위해 필수적이다. 고속철도를 이루는 구조물은 400km/s 정도까지 속도를 낼 수 있는 고속열차의 직진성을 유지하기 위해 주로 교량, 터널 등으로 구성되어 있다. 이러한 구조물의 지진에 대한 취약도는 각 구조물의 단면을 분석하여 해석적 또는 수치적 방법으로 구할 수도 있으나, 고속철도 전체 시스템을 이러한 방법으로 분석하기에는 그 대상이 넓어 많은 연구 노력이 필요하다. 본 연구에서는 이런 해석적 방법이 아닌 경험적 방법을 사용하여 고속철도 시스템 전체의 일반적인 지진 취약도 곡선을 개발하였다. 연구에 활용한 대상 지진 사례는 규모 6.6 2004년 니가타 지진으로, 이 지진은 진앙 인근 부근을 지나는 고속철도에 심각한 피해를 초래하였다. 본 연구에서는 고속철도에서의 계기진도 및 피해 사례를 수집하였고, 통계분석을 통해 각 피해 정도에 따른 피해 확률을 결정하였다. 그 후, 최대우도추정법을 사용하여 계기진도를 함수로 하는 초과피해 확률을 로그정규누적분포함수로 추정하였다. 이러한 취약도 곡선을 분석한 결과, 장주기 성분의 계기진도인 주기 3초의 응답스펙트럼(SA_T3.0)이 로그정규누적분포함수의 표준편차가 가장 작게 나타나고 오차의 표준편차 또한 작게 나타나 터널 및 교량 등 고속철도 시스템의 피해 확률을 추정하는데 가장 적합한 계기진도로 판단되었다. 이는 장주기 성분의 지진파가 터널 및 교량 등의 피해에 큰 연관성이 있기 때문으로 유추된다. 개발된 취약도 곡선으로부터 보통 이상(DL > 1)의 피해에 대해 SA_T3.0 = 0.1g일 때 2%의 피해확률을 예측하였으며, SA_T3.0 = 0.2g일 때 23.9%의 피해확률을 예측하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.490-497
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• 2009

최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 Hz 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼 이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 Hz 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 Hz) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 Hz 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다.