• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.191-203
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• 2009

본 연구에서는 대규모 절개사면에서 억지말뚝의 효과를 확인하고, 사면과 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 먼저, 사면의 절토공사시 경사계를 이용하여 사면지반의 거동을 조사하였다. 계측결과 사면지반의 수평변위는 점차적으로 증가하고, 사면활동면의 발생위치에서 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이를 통하여 사면활동깊이의 예측이 가능하였다. 사면활동면의 예측을 통하여 억지말뚝의 설계와 시공이 수행되었다. 그리고 억지말뚝으로 보강된 절개사면에 대하여 각종 계측시스템을 적용하여 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 계측결과 억지말뚝의 수평변위는 켄틸레버보의 변형형상과 유사하게 발생되었으며, 말뚝두부의 철근콘크리트보의 설치로 인하여 두부의 수평변위 억제효과를 확인할 수 있다. 억지말뚝의 최대휨응력이 발생되는 깊이는 대상지반의 상부토사층이 존재하는 깊이와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 쏘일네일링 시공을 위한 억지말뚝 전면부 사면굴착시 억지말뚝의 수평변위가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 대규모 절개사면에 대하여 억지말뚝의 적용성 및 효과를 확인할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.753-764
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• 2020

본 연구는 금속의 소성 가공 시 변형을 해석하기 위한 금속소성학의 개념, 지반공학 관점인 Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론, Mohr-Coulomb 항복조건을 이용한 미끄러짐선장이론의 세가지 방법을 이용하여 각 방법에 따른 터널의 소성영역 및 내부 토압을 산정하였다. 세가지 방법 모두 등방성 재료의 평면변형율조건 해석의 이차원 수학적 해석 모델이다. 금속소성학의 이론을 사용할 경우, 터널에 내부압력이 작용하는 것으로 가정하여 지반의 소성영역 및 지반 내부토압을 구한 결과이므로, 중력만 작용하는 실제 터널 현장과는 맞지 않는 다른 결과가 도출되었다. 미끄러짐선장 이론을 통해 소성영역 형성범위 및 토압을 분석한 결과, 대수나선형태로 파괴면이 형성되는 것으로 나타났고 이는 선행연구와 비교를 통해 실제와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 터널 굴착 등으로 인해 발생하는 지반의 체적 변화를 고려한 토압 산정식을 수학적으로 검토하고 이를 Terzaghi's 토압과 비교하였다. 지반의 체적 팽창으로 인해 발생하는 다일러턴시 효과로 인한 강도 증진을 고려하였으며, Terzaghi's 토압의 문제점을 분석하고 토피고와 내부마찰각을 변수로 이론적 방법을 통한 토압을 각각 비교·검토하였다. Terzaghi's 토압론과 이를 수정한 수정 Terzaghi's 토압론의 경우, 소성영역 범위를 임의로 가정하였으므로, 두 이론 모두 터널의 소성영역을 해석할 수 없다. 이론적 방법을 통한 토압 산정 결과, Terzaghi's 토압의 경우 팽창성을 고려한 토압에 비해 토압이 과도하게 크게 산정되었으며 이는 지반의 체적변화로 인한 다일러턴시 효과를 무시하고, 이완영역을 과도하게 가정하였기 때문이다.

• 지질공학
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• 제18권1호
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• pp.55-68
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• 2008

현재 한국에서는 도로 터널, 철도 터널, 지하 석유저장시설 및 방사성 폐기물 저장시설과 같은 지하구조물들이 많은 곳에서 건설되고 있다. 지하구조물 건설을 위해서는 자연적인 요인(지질, 수리지질, 토양, 식생, 지형 및 수계 인위적인 요인(토지이용, 도시화, 인구, 문화 및 교통)이 고려되어야 한다. 특히, 수리지질은 지하구조물의 안정성과 구조물에 의한 지하수계의 영향을 평가하기 위해서 중요한 요소로서 고려되어야 한다. 본 연구는 부산시 지하철 3호선 건설을 위해서 굴착된 45개 시추공을 이용하여 동래교차로에서부터 서동까지 지역의 천부지층의 순리지질 특성을 규명하고자 하였다. 본 연구지역의 30개 시추공에서는 불포화대와 포화대의 슬러그시험을 실시하였다. 슬러그시험 결과, 불포화대의 구간별 수리전도도 평균값은 포화대의 구간별 수리전도도 평균값 보다 더 높은 것으로 나타났다. 또한, 포화대의 슬러그시험 결과는 포화대의 최상부의 수리지질 특성을 잘 반영하는 것으로 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.393-401
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• 2015

TBM 터널을 건설하는 동안 효율적이고 안전한 작업을 위하여 굴착 암반의 정확한 정보를 획득하는 것은 매우 중요하다. 이 연구에서는 터널 막장 전방의 암반 상태를 예측하기 위하여 선진시추장비와 시추공벽 영상화 장비를 이용한 TBM 전방 지반평가시스템을 개발하였다. TBM 전방 지반평가시스템은 선진시추장비와 시추공벽 영상화 장비, 분석 소프트웨어로 구성된다. 선진시추장비는 논코어링과 코어링 방법이 모두 적용 가능하도록 개발되었다. 또한 굴진 시 획득되는 피드압, 회전압, 회전수, 굴진속도 등의 천공영향 변수를 획득할 수 있다. 천공지수는 코어RMR과의 상관성분석을 통해 천공지수RMR로 환산된다. 개발된 시스템은 비탈면, 터널 현장에서 현장적용을 진행하였다. 현장 적용 결과 논코어링 방법은 코어링 방법에 비해 4배가량 빠른 굴진이 가능한 것으로 확인되었고, 천공지수RMR과 코어RMR은 유사한 분포를 나타내었다. TBM 전방 지반평가시스템은 신속한 지반예측이 가능하므로 공기지연을 최소화할 수 있는 막장 전방 예측 기술로의 활용이 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.287-303
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• 2018

최근 한국에서는 지반함몰(ground subsidence) 현상이 자주 발생하고 있다. 이에 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하였고, 2018년 1월 1일부터 법이 시행될 예정이다. 이 법에 의하면, 지하 굴착 시 지하안전영향 평가를 수행해야 하며, 이후에도 주기적으로 지구물리탐사 기법을 통해서 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 하지만, 발견된 지하공동을 수치적으로 모델링하는 방법이 정해지지 않아서 논란의 여지가 있다. 본 연구에서는 지하공동의 형상 및 지표로부터 지하공동까지의 깊이에 따른 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였다. 본 연구를 통해서 지하공동의 형상을 수치모델링에 반영하는 방법을 제시하였고, 지하공동의 형상 및 깊이와 전단강도감소기법으로 산정된 안전율과의 관계를 제시하였다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.887-895
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• 2019

인구 초과밀화 현상이 심해지고 있는 국내 수도권 및 대도시에서 발생되고 있는 교통문제 해결을 위해 지하도로 개발 사업이 늘어나고 있으며, 시공성과 경제성의 이점을 가지는 복층터널 기술을 적용하여 다수의 지하도로를 계획하고 있는 추세이다. 복층터널은 하나의 굴착단면을 두 개로 나눠 상하행선으로 사용하는 방식으로 대부분 층고가 낮아 소형차량 전용도로로 사용되고 있는 실정이다. 또한, 이러한 소단면 특성으로 인해 환기 및 방재 측면에서도 일반 도로터널과 상이한 특성을 가지게 된다. 본 연구에서는 복층터널과 같이 층고가 낮은 소단면 터널에 반횡류식 환기방식의 하나인 대배기구 방식을 적용한 운영안을 제시하고 FDS 시뮬레이션을 통해 화재발생 위치와 대배기구 배연 방식 등에 따른 배연 특성을 비교하여 분석하였다. 그 결과 균일배기와 달리 대배기구를 이용하여 집중배연시 연기의 확산지연 효과가 최대화 되고 연기가 화재지점 상하류 50 m안에 제한시킬 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.545-552
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• 2017

함몰은 싱크홀, 포트홀, 구조물 침하, 도로함몰 등을 발생시킨다. 도로함몰은 지표수 근처 석회암이 녹아 동공이 생기고 지지력 저하로 인한 도로표면의 급작스런 붕괴로 기술된다. 도로함몰은 서울시에서만 2010년 이후 연평균 약 665건 발생하였고 2013년까지는 발생빈도가 증가하였다. 서울 지역에서 발생하는 도로함몰의 주된 원인은 지하 시설물의 파손 및 관리 소홀과 지하수위 강하 등이다. 이에 서울시에서는 여러 기관과 공동연구 및 탐사를 통해 원인을 규명하고 통행자들이 안심할 수 있도록 안전관리방안에 대한 특별대책을 수립하여 발표하였다. 도심지의 경우 주로 굴착복구 공사에서 도로함몰이 발생할 수 있기 때문에 공사장에서의 올바른 관리는 필수적이다. 본 연구의 목적은 도로함몰의 주된 원인을 파악하고 이에 대한 대책 및 관리방안을 제시하는 것이다. 이를 위하여 생애주기비용 분석을 통해 주야간공사 시행의 필요성을 제기하였다. 또한 모래를 뒤채움재로 사용하는 경우의 한계점을 분석하여, 모래 대신 유동성 뒤채움재를 활용할 것을 제안하였다. 마지막으로 지방자치단체들의 도로탐사 사각지대를 줄이기 위하여, 권역으로 구분하고 권역별로 외부전문기관과 협업하여 탐사하는 방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.5-16
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• 2011

현장타설말뚝의 포스트그라우팅 기법은 말뚝 시공시 발생하는 슬라임과 굴착으로 인해 교란된 원지반을 압축 및 보강함으로써 기초의 선단지지력을 현저히 증강시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 현재까지 국내외적으로 통용되는 설계지침 또는 시방은 없는 상태이며, 특히 국내에서는 말뚝 포스트그라우팅 기법이 설계지지력 증강 목적이 아닌, 소요지지력에 미달되는 말뚝에 대한 보수보강의 개념으로 이해되고 있어, 그 효과에 비해 관련 연구 및 실용화 실적이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 포스트그라우팅 기법의 국내 풍화대소켓 현장타설말뚝에의 적용성을 검증하기 위해 풍화암 근입 대구경 현장타설 콘크리트말뚝 시공 현장을 선정하여 포스트그라우트 시험시공을 실시하였다. 또한 포스트그라우팅 말뚝, 그리고 인접한 미보강 말뚝에 대한 정재하시험을 수행함으로써, 포스트그라우팅이 현장타설말뚝의 축방향 지지력 증강에 미치는 효과를 정량적으로 비교분석해 보고자 하였다. 정재하시험 결과, 선단보강 말뚝 선단하중-침하곡선의 초기기울기가 미보강 말뚝 선단히중-침하곡선의 기울기에 비해 4배 이상 증가였으며, 허용침하량(1%D) 기준으로 보강 및 미보강 말뚝의 선단지지력은 각각 12.0MPa, 7.0MPa로 나타나, 포스트그라우팅 적용 후 말뚝의 허용선단지지력이 70% 이상 증가하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1C호
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• pp.17-25
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• 2012

석탄회를 주재료로 사용한 저강도 고유동화재는 다짐이 필요없고 재굴착이 용이한 고유동성의 재료로 개발되었다. 본 연구에서는 이를 구조물 뒤채움용으로 사용하기 위해 경량화에 초점을 맞춘 기포를 혼입한 경량기포 저강도 고유동화재의 기초연구로써 최종비빔시간, 기포의 희석비에 따른 공학적 특성을 규명하여 최적비빔시간 및 최적희석비를 결정하였다. 기준 배합비를 중심으로 최종비빔시간과 희석비에 따라 플로우 시험, 기포슬러리의 단위중량측정 시험 및 일축압축강도 시험을 실시하였다. 시험결과, CASE N(최종비빔 4분, 희석비 2%), CASE O(최종비빔 4분, 희석비 3%)가 유동성(20cm 이상), 경량성(12~15 $kN/m^3$) 및 일축압축강도(800~1200kPa) 기준을 만족하는 것으로 나타나 이를 기준으로 구조물 뒤채움용 경량기포 CLSM재료를 제작 및 사용함에 있어서 참고가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.269-282
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• 2008

일반적으로 터널설계와 관련된 수치해석에서 강지보의 효과가 고려되지 않고 있다. 최근 연약한 지반에 위치하는 얕은 터널 건설의 증가에 따라 터널의 안정성 해석에 강지보가 굴착으로 재 분포된 하중의 일부를 부담한다는 개념 하에 숏크리트와 함께 강지보의 효과를 적용한 사례가 늘고 있다. 이와 같은 해석에서 강지보는 여러 방법으로 고려될 수 있다. 본 논문에서는 숏크리트와 강지보의 발생응력을 알아보기 위하여 FLAC 2D를 이용하여 (1) 강지보를 고려하지 않는 일반적인 방법, (2) 숏크리트의 모멘트를 고려하지 않는 등가합성단면법, (3) 숏크리트와 강지보의 압축력과 휨모멘트를 모두 고려하는 등가합성단면법, 그리고 (4) 각각의 빔 요소로서 모델링하는 방법을 포함하는 4가지 방법에 대해 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 강지보의 지보효과를 고려한 경우가 그렇지 않은 방법에 비해 현실적이며 경제적인 설계에 접근할 수 있는 것으로 나타났다. 강지보를 고려하는 3가지 해석방법은 지반 조건에 따라 조금씩 다른 경향을 나타내므로 설계조건 및 상황에 맞는 적절한 사용이 필요하다.