• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제9권2호
• /
• pp.171-182
• /
• 2007

도심지 개착구간의 교통 및 환경적인 영향을 최소화하기 위하여 단면적 $200\;m^2$ 이상의 정거장터널이 퇴적암반 중에 계획되었으나 토피고가 13 m 이하인 설계조건에 직면하게 되었다. 본 연구에서는 패턴설계가 아닌 시공사례와 아칭효과 발현을 기초로 세 가지 요소 - 단면형상의 영향, 작용하중의 적용방법, 지보방안과 터널안정성분석 - 를 중심으로 설계방향이 논의되었다. 단면형상의 역학적인 영향에 기초하여 기본설계안과 연구단면안이 유도되었고, 지보방안은 터널천반부의 침하방지 및 역학적인 평형상태를 유지하기위한 파이프루프 보조공법과 NATM의 지보원리를 활용하였다. 두 설계안의 비교분석으로부터, 터널라이닝을 개착구조물의 연장선상에서 제약한 설계조건과 터널안정성 및 철근배근의 시공성에 대해 기본설계안이 적합한 방안임을 확인할 수 있었다. 그리고 동일한 건축한계로 아치부의 응력집중이 발생되지 않는 안정적인 응력분포를 나타내는 연구단면안의 분석결과에서 보듯이 향후 대단면터널 설계기술의 향상을 위해 단면형상의 영향과 이완하중의 적용방안이 심도 있게 검토되어야 함을 알 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.485-501
• /
• 2012

본 연구에서는 비개착 공법에서 상부구조물의 하중을 지지하는데 유용한 사각형 강관의 관입이 지반에 미치는 영향을 파악하고자, 모형토조에 강사장치를 이용하여 상대밀도가 일정한 모래지반을 조성하고, 조성된 모래지반에 모형 오거에 의한 굴착과 동시에 사각형 강관이 관입되는 모형 토조실험을 실시하였다. 실험 결과, 토피고가 낮을 경우에는 사각형 강관 주변의 모든 방향으로 대체로 균등하게 영향범위가 나타난 반면, 토피고가 높아질수록 사각형 강관 관입에 의한 영향범위는 주로 강관 상부에서 넓게 나타나고, 특히 상부 영역의 수평 변형률에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 사각형 강관 상부의 모래 표면의 변위는 무차원 관입속도가 약 0.2일 경우에 최소로 나타났다. 또한 사각형 강관의 관입속도가 일정할 경우, 오거의 회전속도에 따라 모래 표면의 변위량이 달라지는 것으로 나타나, 안전시공을 위해서는 시공조건에 적합한 무차원 관입속도의 선정이 중요하다는 것을 알 수 있다.

• 지질공학
• /
• 제31권2호
• /
• pp.135-148
• /
• 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.

• 화약ㆍ발파
• /
• 제30권2호
• /
• pp.52-58
• /
• 2012

싱가포르 DTL2 C915 건설공사 중 TBM 발진을 위한 개착구간의 암발파 공사를 위해 당초 전기뇌관과 ANFO로 발파시공이 계획되었으나 1회 발파공수 제한 및 가시설에 대한 엄격한 진동관리 규정 등으로 인해 작업공정이 많이 지연되어 TBM 발진을 위한 예정된 공기를 준수하지 못하는 것으로 검토되었다. 따라서 암발파 공법의 효율을 개선하고 1회 발파공수 및 파쇄면적의 최대화를 위해 다단장약이 검토되었으며, 다단장약의 효율성을 높이기 위해 정밀성이 장점인 전자뇌관이 선정되었다. 다단장약 적용으로 천공장이 길어짐에 따라 커지는 암반 구속력에 대응하기 위해 폭약의 위력을 증대시키는 방안으로 Emulsion Cartridge 폭약을 적용하였다. 그 결과 발파효율과 시공성을 개선함과 동시에 가시설의 안정성을 확보할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권7호
• /
• pp.4977-4983
• /
• 2015

개착식 공법은 도로의 굴착에 따른 시간과 비용의 증가, 교통통제로 인한 민원발생 및 교통지정체 등 많은 문제점을 발생시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 비굴착공법에 사용 가능한 하수관거 보수자재에 대한 실험을 시행하였다. 사용한 재료는 PVC프로파일이며, 국가표준시험 방법을 적용하여 기본 물성 평가를 시행하였다. 본 기술은 SPR(Sekisui Pipe Rehabilitation) 기술에 적용되는 프로파일보다 구조적 안정성이 높고, pipe integrity를 높일 수 있는 SWP(Spirally Wound Pipe)용 프로파일 구조를 적용하였다. 복합안정제의 함량을 5 phr을 이용하여 배합을 하였다. 시험 결과 복합안정제와 충격보강제를 투입한 경우에도 인장강도, 충격강도 및 연화온도가 표준의 물성을 만족함을 알 수 있었고, 가공시 부하가 없이 가공할 수 있었다. 접착 수지로 단부마감을 한 프로파일은 같은 압력에서 누수가 발생하지 않았다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.23-33
• /
• 2015

개착식 터널공법으로 시공된 지하철 건설현장을 대상으로 각종 계측시스템을 적용하여 지하 박스구조물에 작용하는 토압을 측정하였다. 이를 토대로 기존 이론식으로 산정된 측방토압과 현장에서 계측된 실측토압을 비교 검토하고, 실제 지하구조물에 작용하는 토압분포를 조사하였다. 조사결과에 의하면 지하 박스구조물에 작용하는 연직토압은 주로 성토고에 큰 영향을 받고 있으며, 측방토압은 흙막이구조물(버팀보, 흙막이벽)의 존치여부에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 현장에서 측정된 지하 박스구조물 상단에 작용하는 연직토압은 Bierbaumer의 이론토압에 가장 근사하게 나타나고 있으며, 측방토압은 정지토압보다 주동토압에 가깝게 작용하고 있다. 그리고, 토압계수는 토사층의 경우 평균 0.35정도로 나타났으며 연암층의 경우 평균 0.21정도로 토사층에서 크게 나타나고 있다. 따라서, 지하 박스구조물이 토사층에 설치되는 경우, 지하 박스구조물에 작용하는 측방토압은 정지토압보다는 주동토압과 정지토압의 평균치를, 암반층에 설치되는 경우에는 주동토압을 사용하는 것이 보다 합리적이라고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제21권9호
• /
• pp.25-32
• /
• 2020

지반의 하부에 설치되는 지하매설물은 중요한 토목구조물로서 상·하수도관, 지중전력선, 각종 통신선로, 도시가스관 등이 이에 해당한다. 이런 지중매설물들은 시공 시 집중강우, 차량하중 등과 같은 외부적인 요인에 의해서 위험에 노출될 수 있고 이로 인한 피해가 발생할 수 있어 적절한 뒤채움재의 선정과 시공이 중요하다. 현재 주로 사용하는 공법으로는 지하매설물 주변을 흙으로 메우고 다짐을 하는 방법이 사용되고 있는데 이는 매설관 하부의 다짐이 어렵고 다짐효율이 떨어져서 지하매설물의 안정성을 저감시키고 이로 인해 각종 파손이 발생한다. 또한 개착 시 원지반 교란에 따라 지반의 강도가 저하되고 시공 과정이 복잡하며 공기가 길어져 공사비가 증가하는 등의 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하는 방법 중 하나가 유동성 채움재를 활용하는 것이다. 유동성 채움재는 자기 수평능력, 자기다짐, 유동성, 인위적인 강도조절, 유지보수를 위한 재굴착이 가능한 저강도 발현 등의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 지하매설물을 설치한 후 되메움을 하는 재료로서 해양점토와 고화재 및 현장에서 발생하는 현장토를 활용한 유동성 채움재의 특성을 규명하기 위하여 일축압축강도 시험과 유동성 시험을 수행하였으며, 동결에 의한 강도 특성을 파악하기 위하여 동결융해시험을 수행하였고 채움재가 지중배관의 부식에 미치는 영향을 검토하기 위하여 전기비저항시험과 pH시험을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권12호
• /
• pp.71-76
• /
• 2015

최근 비개착 공법 중의 하나로 도심지에서 가스관이나 유틸리티관의 건설에서 수평굴착에 대한 관심이 높아지고 있다. 수평굴착에서 가장 문제가 되는 것 중에 하나는 굴착 시 굴착경의 안정성이다. 이러한 굴착경의 불안정은 지반 전체의 붕괴로 이어질 우려가 있기 때문이다. 본 연구에서는 유한요소 해석을 이용하여 굴착경의 보호를 위해 적용하는 점토압이 굴착경의 안전성에 미치는 영향을 살펴보았다. 굴착경 바깥쪽으로 가해지는 점토압이 깊이별로 일정하게 적용되었을 경우와 굴착 깊이가 깊어짐에 따라 큰 점토압이 작용했을 경우로 나누어 그 안전성을 살펴보았다. 유한요소 해석결과 굴착경 입구(앝은깊이)에서의 큰 점토압은 굴착경의 조기 파괴를 가져왔다. 따라서 입구에는 작은 점토압, 굴착 심도가 깊은 곳에서는 큰 점토압이 요구된다. 본 연구를 통해 실제 수평굴착에서 굴착경의 안정성을 확보하기 위한 최대 점토압을 예측하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권1호
• /
• pp.29-41
• /
• 2021

도시지역 지하공간을 효율적으로 이용하기 위하여 지하 개착공사가 빈번히 시행되고 있으나, 공사로 인한 각종 피해사례가 자주 발생하여 큰 사회문제로 되고 있다. 이를 방지하기 위하여 2018년부터 시행하고 지하안전관리에 관한 특별법에 따라 지하안전영향평가 대상지역의 설정, 지반 및 지질 현황분석, 지하수 변화에 의한 영향 검토, 지반안전성 검토, 지하안전확보방안 수립 등을 수행함에 따라 설계단계에서 공법선정의 적정성이 향상되고 있다. 연구대상 구간은 상부로부터 매립층, 퇴적실트층, 퇴적모래층, 퇴적자갈층, 풍화대, 기반암 순의 다양한 지층으로 구성되어 있으며, 상부의 깊은 퇴적층과 높은 지하수위 분포를 고려하여 강성이 매우 우수한 지하연속벽을 적용하였다. 하지만, 2019년 12월 경기도 고양시 일원 공사현장에서 굴착공사를 진행하던 중 토사의 유입과 함께 인근 도로에서 지반 침하가 발생하였다. 이에 지반의 지하연속벽 배면 도로 침하 발생 현장에 대한 하부 지반이완 영역 분석방법을 제시하기 위하여 도로의 시추조사 및 물리탐사 등을 실시하였다. 그 결과 지반정수의 변화를 산정하였고, 이것을 이용, 해석적 검증을 통한 보강방안을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.231-240
• /
• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.