• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제25권6호
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• pp.496-504
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• 2015

로드헤더는 커팅헤드에 픽커터를 설치하여 지반을 굴착하는 장비이다. 픽커터는 일반적으로 코니컬타입을 사용하며, 코니컬 픽커터는 선단부에 마모에 강한 텅스텐카바이드 팁을 사용하여 커터의 소모를 감소시키는 굴착 도구이다. 본 연구에서는 구리광산의 망토와 역암으로 구성된 복합지반을 대상으로 로드헤더 커팅헤드에 3종류의 코니컬 픽커터를 사용하여 내구성능을 살펴보았다. 현장적용 후, 픽커터의 육안조사와 중량감소율 측정, 그리고 CT 및 SEM을 이용한 내 외부 균열조사를 수행한 결과, 하드페이싱으로 보강한 코니컬 픽커터의 내구성능이 가장 우수하였으며, 각 코니컬 픽커터의 내 외부에서는 현장적용 전과 후 모두에서 매크로 크랙 및 미세균열을 발견할 수 없었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.183-195
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• 2018

최근 공동구 및 지하터널의 수요증가와 함께 수직구 굴착에 대한 연구의 필요성이 증가하고 있다. 공동구 연구단은 국토교통부 연구개발사업의 일환으로 '수직구 외주면 선행 굴착공법 및 장비'를 개발하였으며 현재 성능 검증 중에 있다. '수직구 외주면 선행 굴착공법'은 수직구 굴착 시 굴착면의 외주면을 먼저 굴착하고 굴착기 벽체를 관입시켜 연약지반의 히빙에 대한 지반의 안정성을 확보하는 공법이다. 이 연구에서는 원심모형실험을 통해 히빙을 모사하고 관내토의 유무에 따른 지반면의 히빙과 지반침하, 그리고 주변지반의 거동을 비교, 분석하였다. 분석 결과 관내토가 지반침하와 히빙의 발생을 충분히 억제하는 효과를 나타내는 것으로 파악되었으며, 수직구 외주면 선행 굴착공법이 히빙에 대한 지반의 안정성을 충분히 확보함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.27-32
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• 2018

제한된 토지의 효율적인 활용을 위해 과거로부터 지하공간 개발에 따라 수많은 지반굴착 공사가 이루어져 왔다. 지반굴착은 굴착면 주변지반의 응력변화와 변위를 수반함에 따라 굴착면의 안정성에 영향을 미치게 되어 지반거동에 대한 영향을 예측하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 영향 예측을 위한 방법으로 수치해석방법이 주로 이용되며, 최근 컴퓨터 성능 향상과 더불어 수치해석 프로그램의 발달로 매우 복잡한 문제도 적용이 가능해졌다. 그러나 일부 특수해석을 제외하고 대부분 해석모델을 산정 및 적용이 간편한 Mohr-Coulomb 해석모델을 적용함에 따라 굴착면 바닥부에서 실제보다 큰 변위가 발생하는 것으로 예측되어 필요 이상의 보강이 이루어지는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 지반굴착 과정을 모사하여 수치해석을 수행하였으며, 해석모델로 Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Duncan-Chang, Hardening Soil 해석모델을 적용하여 그 결과를 비교분석하였다. 본 연구는 수치해석을 통한 지반굴착 문제해결 시 다양한 지반굴착 조건별로 적합한 해석모델 선정을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.15-27
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• 2024

본 사례연구에서는 사용후핵연료 처분장 건설을 위한 굴착손상영역(EDZ) 평가 및 국내외 실증연구사례를 정리하고 조사하였다. 굴착손상영역은 사용후핵연료 처분장의 성능평가에 중요한 요소로 간주되며, 국내외 여러 국가에서 지하 연구시설 현장 및 실험실 시험을 통해 굴착손상영역의 특성 파악 및 그 범위를 정량적으로 판단하고자 하는 연구들이 수행되어왔다. 굴착손상영역에 대한 이해를 위하여 굴착손상영역의 정의, 역사를 시작으로 굴착손상영역에 영향을 주는 요인과 굴착손상영역으로 인한 영향을 정리하였다. 다음으로 굴착손상영역과 암반 특성에 관한 분석을 수행하였으며, 선행연구를 통해 도출한 일반화된 요약과 한계점, 향후 연구 방향을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권4호
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• pp.243-253
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• 2022

본 연구에서는 회전식 절삭시험기를 활용하여 TBE (Tunnel Boring Extender)의 굴착효율을 평가하였다. 회전식절삭시험에서 TBE에 의한 굴착과정을 모사하기 위하여 중앙부가 선행 굴착되어 있는 중공형의 암석모사시험체를 모르타르를 이용하여 제작하였다. 회전식 절삭시험기에 설치된 언더커팅 디스크(undercutting disc cutter, UDC)를 이용하여 나선궤적을 따라 암석을 절삭함으로써 TBE에 의한 굴착과정을 모사하였으며, 언더커팅 디스크의 절삭조건을 변화시켜가며 절삭조건들이 커터작용력 및 비에너지에 미치는 영향을 살펴보았다. 시험결과로부터 UDC의 커터작용력은 반경압입깊이와 수직압입깊이가 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 세 방향의 작용력 중 수직력의 비중이 매우 크게 나타났다. 반면 비에너지는 반경방향과 수직방향 압입깊이에 따라 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었고, 특히 두 압입깊이의 비에 따라 비에너지가 최소화되는 지점이 나타날 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.519-534
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• 2019

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\sim}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된 경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를 분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을 도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약 50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어 추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.65-79
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• 2024

본 연구는 전통적인 통계기반 ARIMA(Auto-Regressive Integrated Moving Average) 모델과 딥러닝 기반 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델을 활용하여 굴착 현장의 지중경사계 데이터를 통한 흙막이 벽체 변형을 예측하고, 두 모델의 예측 성능을 비교 분석하였다. ARIMA 모델은 시간의 흐름에 따른 시계열 데이터의 선형적 패턴을 분석하는 데 강점을 보이는 반면, LSTM은 데이터의 복잡한 비선형 패턴과 장기 의존성을 포착하는 데 우수한 능력을 보여주었다. 본 연구는 흙막이 벽체 변형 예측을 위해 지중경사계 계측 데이터에 대한 전처리, 다양한 시계열 데이터 길이 및 입력변수 조건 등에 따른 성능 평가를 포함하였으며, LSTM 모델이 ARIMA 모델에 비해 통계적으로 유의미한 예측 성능 향상을 확인하였다. 본 연구의 결과는 굴착 현장에서의 지중경사계 데이터를 활용한 흙막이 벽체의 안정성 평가에 LSTM 모델을 효과적으로 적용할 수 있음을 보여준다. 또한 이를 바탕으로 향후 굴착 현장 전체에 대한 안전모니터링 시스템 구축과 시계열 예측 모델 발전에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.110-118
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• 2009

산간 지형이 많은 국내 여건상 물류수송 및 교통 등을 위한 터널 구조물의 활용성은 매우 높다. 최근 현장에서는 공기단축 및 원가절감을 위하여 터널 굴착과 라이닝 콘크리트의 타설을 병행하는 공법이 진행되면서 굴착에 의한 진동 등의 영향으로 콘크리트 구조물 초기 재령에서 균열 및 내구성능 저하 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 터널 라이닝용 콘크리트 배합에 있어서 보강재를 강섬유와 더불어 최근 국내에서 개발된 폴리아미드 섬유를 병행 사용한 콘크리트의 역학적 특성을 실험적으로 검토하였다. 또한 유 무기 섬유보강 터널 라이닝 콘크리트 부재의 하중-변위와 하중-변형률 관계를 모형 실험으로 평가하였다. 실험 결과, 보통 콘크리트에 강섬유와 폴리아미드 섬유 보강재를 하이브리드화하여 사용한 콘크리트 부재에서 구조 성능이 증진됨을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.325-331
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• 2010

이 연구에서는 사암 벤치에 대하여 V형과 경사 V형의 두 가지 기폭 패턴으로 대규모 발파를 실시하였다. 장약량은 비슷하였다. 발파 후 디지털 이미지 프로세싱 방법으로 파쇄석의 파쇄도를 평가하였다. 10 $m^3$ 용량 로우프 쇼벨의 싸이클 시간도 계측하였다. 그 결과는 경사 V형으로 기폭한 경우 파쇄성능이나 굴착기 성과가 더 향상된다는 것을 보여준다. 이 논문에서는 경사 V형 패턴이 V 형 패턴보다 더 나은 성능을 보이는 이유에 대하여 논한다.