• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1541-1549
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• 2013

본 연구는 모래지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(조밀한 모래, 느슨한 모래)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건과 상호연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 모래지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.175-183
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• 2014

본 연구는 점토지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(연약점토, 단단한 점토)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 점토 지반조건과 상호 연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 점토지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6C호
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• pp.255-263
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• 2010

본 논문은 터널굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 시공조건(지반손실) 및 지반의 특성을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물이 서로 다른 시공조건(지반손실) 및 지반조건에 노출될 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사되었다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생될 수 있도록 개별요소법(DEM)을 이용하여 모델링되었다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물의 거동 및 손상정도가 지반변위의 크기에 따라 조사되었으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 시공조건(지반손실) 및 지반조건별로 비교되었다. 뿐만아니라, 다양한 시공조건(지반손실) 및 지반조건의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기가 손상도 예측기준(Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시되었다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1C호
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• pp.53-63
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• 2011

본 논문은 터널굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 지반조건(느슨한 모래, 조밀한 모래, 연약한 점토, 단단한 점토) 및 시공조건(지반손실량)을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물이 서로 다른 지반조건 및 시공조건(지반손실량)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사되었다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생될 수 있도록 개별요소법(DEM)을 이용하여 모델링되었다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물의 거동 및 손상정도가 지반변위의 크기에 따라 조사되었으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 지반조건 및 시공조건(지반손실)별로 비교되었다. 뿐만 아니라, 다양한 지반조건 및 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기가 손상도 예측기준 (Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시되었다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.365-376
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• 2016

도심지 인구는 빠르게 증가하고 있으며, 지상공간은 점차 부족해지고 있다. 이러한 현상에 대한 대책으로 지하공간 개발이 지속적으로 이루어져왔으며, 지하공간에 대한 연구도 더불어 증가하고 있다. 하지만 터널굴착과 같은 지하공간에 대한 연구는 터널 굴착방법, 터널 및 상부구조물의 형상, 주변지반의 조건에 따라 다양한 결과를 가져오며, 기존 지하공간에 대한 연구는 수치해석으로 터널굴착과 주변 구조물의 상관관계를 예측하거나 실내모형시험을 통해 구조물의 거동 및 지표침하를 관측하는 정도에 초점을 맞춰 연구가 진행된 것이 많은 비중을 차지하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 지반 주변 구조물뿐만 아니라 지반의 거동 및 구조물과의 상호관계를 실내모형시험을 통해 모사하였다. 또한 터널굴착에 따라 변화하는 지반의 거동을 근거리사진계측 및 이미지프로세싱 기법을 통해 관측하고, 유한요소 수치해석을 이용한 역해석을 통해 다양한 지반의 상태를 예측해보았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.313-322
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• 2003

본 연구는 도심지터널 시공시 막장진행에 따라 다양하게 계측된 현장의 계측치 분석을 통하여 막장 진행에 따른 터널 주변지반의 거동 및 인접구조물의 3차원 거동을 상호 규명하였으며, 일반적으로 터널설계시 적용되는 Mohr-Coulomb 모델 및 막강관찰 자료를 바탕으로 한 Hoek-Brown 현장암반모델을 적용한 3차원 유한요소해석을 실시하여 각각의 결과를 비교 검토하여 이들 지반 및 구조물 거동을 규명하였다. 막장 진행에 따른 침하 양상은 greenfield 상태에서의 거동과는 차이를 보이고 있으며 구조물의 위치와 강성 그리고 하중에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.251-261
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• 2007

본 연구는 터널굴착 공사에 의한 지반거동을 평가하여, 구조물의 형상, 위치, 굴착공정 변화등의 다양한 조건과 지반/구조물의 상호작용이 고려된 모형실험을 기본으로 수행하였다. 굴착진행 단계에 따른 구조물의 손상 거동 평가시 인접 구조물이 밀집된 도심지 굴착에서는 보다 안전하고 보수적인 평가가 나타나는 각변위와 수평변형율에 의한 손상도표를 활용하는 것이 보다 안전할 것으로 판단된다. 모형실험시 구조물에 발생된 균열의 손상수준을 손상도표에서 평가해 본 결과, 균열손상 수준이 적용된 평가가 각변위와 수평변형율만 적용된 손상수준보다 안전측으로 평가되는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로, 각변위와 수평변형율 뿐만 아니라 균열이 고려된 손상평가를 수행하는 것이 보다 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.59-67
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• 2009

본 연구에서는 단독말뚝의 주변에서 실시되는 터널의 굴착이 지반 및 말뚝에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석에서는 말뚝과 주변지반 사이에 경계면요소를 이용하여 소성항복 발생조건을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 풍화토 및 풍화암에 시공된 터널과 말뚝의 상호거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 지반 경계면에서의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 분석하였다. 특히 터널의 굴착과 관련된 전단응력의 전이과정에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝-지반 경계면에서 상대변위의 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 된다. 말뚝 본체 대부분에서는 상향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.8), 말뚝선단부근에서는(Z/L=0.8-1.0) 하향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 인장력이 발생된다. 수치해석을 통해서 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.355-373
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• 2017

도심지에서의 터널굴착은 상부구조물과의 상호거동에 대한 이해가 필수적이다. 도심지에 사용중인 대부분의 구조물은 말뚝기초로 상부의 하중을 지지하고 있어, 터널 굴착 시 반드시 영향을 받는다. 따라서 본 연구에서는 실내모형시험을 통해 기존의 군말뚝 기초 하부 터널굴착에 따른 축력 분포와 지반의 거동을 분석하였다. 말뚝 기초는 2, 3 열 말뚝으로 가정되었으며, 말뚝 선단부와 터널 천단부의 이격거리는 터널직경에 대한 일반화를 위해 터널 직경(D) 대비 0.5D, 1.0D 그리고 1.5D로 고려되었다. 지반은 약 30%의 상대밀도(Dr)를 가지는 느슨한 사질토로 형성되었으며, 말뚝의 축력 분포를 측정하기 위해 말뚝에 변형률게이지(strain gauge)를 부착하였다. 또한, 이격거리에 따른 군말뚝의 침하와 인접지반의 침하를 변위센서(linear variable differential transformer; LVDT)와 다이얼게이지(dial gauge)를 통해 측정였으며, 터널굴착에 따른 지중의 변형을 근거리사진계측기법(close range photogrammetric technique)을 통해 측정하였다. 수치 해석을 통해 실내모형시험 및 근거리사진계측 결과와 비교 분석하였다. 본 연구에서는 체적손실율(volume loss; $V_L$) 개념을 이용하여 터널굴착을 모사하였으며, 1.5%로 적용되었다. 연구결과, 이격거리가 멀어질수록 말뚝의 축력감소는 작게 나타났으며, 침하량은 모두 유사한 경향을 나타내었다. 특히, 말뚝 선단부와 터널 천단부의 이격거리가 0.5D에서 1.0D로 증가할 때 축력과 침하량의 가장 큰 감소율이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.315-325
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• 2009

아치형 개착식 터널은 종래의 박스형 개착식 터널과 비교하여 외력에 따른 축력으로 지지하는 형식이므로 보다 얇은 부재로 시공이 가능하고, 구조물 특성상 적절한 변형에 의하여 지반반력을 기대할 수 있어 역학적으로 우수한 구조물로서 최근 프리캐스트화되어 그 시공실적이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 프리캐스트 아치형 개착식 터널은 굴착식 터널 및 박스형 개착식 터널 등과 시공방법과 형상이 상이하여 구조물 주변 지반응력 거동이 다르며, 이는 터널구조물 단면설계시에 반영 되어야만 하는 중요한 사항이다. 따라서 본 연구에서는 프리캐스트 아치형 개착식 터널의 시공과정을 고려하여 유한요소해석을 실시하여, 지반과 구조물간 상호작용을 고려한 아치형 개착식 터널의 역학적 거동에 대하여 검토하였다.