• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제26권1호
• /
• pp.59-78
• /
• 2024

현재 터널 시공 시 인접 구조물 및 지반의 침하를 기준으로 안정성을 평가하고 있지만, 지반의 전단변형은 터널 굴착 및 작용하중 변화에 따른 지반의 파괴메커니즘을 결정짓는 주요 인자로서 터널 굴착 시 안정성 검토 및 보강영역 산정에 활용할 수 있다. 본 연구에서는, 실내모형시험을 통해 도심지 연약지반에 병렬터널 굴착을 모사하여 병렬터널 굴착이 인접한 군말뚝 기초 및 인접 지반에 미치는 거동에 대해 분석하였다. 실내모형시험 시 근거리 사진계측을 활용하여 지중의 변위 및 지반의 전단변형을 구하고, 이를 바탕으로 2차원 유한요소 수치해석을 수행하였다. 역해석 결과 병렬터널의 필라부 수평이격거리 및 군말뚝 기초 선단부와 터널 천단부 사이 수직이격거리가 증가할수록 최대전단변형률이 감소하는 경향을 보였다. 필라부 수평이격거리가 증가할수록 두 번째 터널에 의해 첫 번째 터널 및 군말뚝 기초에 미치는 영향이 줄어들었다. 또한, 필라부 수평이격거리보다 군말뚝 기초 선단부와 터널 천단부 사이 수직이격거리가 지반의 전단변형률 결과에 미치는 영향이 상대적으로 더 큰 것으로 나타났다. 근거리사진계측과 수치해석 결과 인접 군말뚝 및 인접 지반의 침하는 설계 기준 이내로 측정되었으나, 지반의 전단변형률은 모든 Case에서 미소변형 범위를 벗어나 보강이 필요한 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제19권4호
• /
• pp.433-439
• /
• 2009

압축패커장치는 지하수관정의 지표하부오염방지시설의 개선을 위하여 개발한 장치이다. 이 장치는 안전잠금장치의 해제와 케이싱의 압축조작이 단순하여 시공이 간편하고, $4.5\;kg/cm^2$의 내압성을 갖고 있어 지하수 누출이 없도록 수밀성을 갖추고 있으며, 단일케이싱을 설치하며 그라우팅을 위한 확공은 300 mm로 굴착 가능하므로 시공비를 절약할 수 있다. 압축패커의 재질은 실리콘 고무를 사용하여 신장율이 590%이고 Pb, Cd, 페놀 등의 유해성분이 기준치 이하거나 불검출되어 우수한 환경성을 가지고 있다. 또한 시공비가 기존의 그라우팅 공법의 35~62% 이하, 환경신기술 제 47호인 팽창 패커 공법의 87% 이하로 시공이 가능한 경제적인 방법이며, 지하수 수질보전등에 관한 규칙, 제주도 지하수개발 이용시설 설치 및 관리기준, 환경부와 농림수산식품부의 소규모수도시설 운영관리 방안 지침 등 관련 법령규정에 적합한 제품이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권1호
• /
• pp.80-89
• /
• 2008

암반 내 작용하는 초기응력이 지하 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향은 시공 심도가 깊어지고 단면 규모가 커질수록 증가하게 된다. 일반적으로 초기응력 측정은 암반 구조물의 설계단계에서 시공 예상지역 내 지표 수직공을 이용하여 수압파쇄법에 의해 이루어져 왔다. 그러나 조사단계에서 초기응력 측정이 이루어지지 않았거나 지형, 지질 특성상 과지압의 가능성이 있거나 또는 조사 과정에서 높은 수준의 초기응력장 분포가 확인된 지역에서는 시공의 안정성과 기존 설계의 적합성을 확인하기 위해서는 시공 현장의 지하 공간에서 상세 초기응력 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 본 논문의 연구지역은 전라남도 OO시 남동부에 위치한 추가 석유 비축기지 건설현장으로 설계 전 상세 지반조사를 통해 측압계수 3.0 이상의 값을 가지는 과잉 수평응력장이 관찰된 지역이다. 본 연구에서는 비축기지 지하 건설 현장 내 굴착된 수벽터널용 공동에서 시추된 2개의 시험공에서 수압파쇄법에 의한 초기응력 측정을 시행하였다. 조사 범위는 지표로부터 약 $180m{\times}300m$ 심도구간이며 균열 조사에는 초음파 주사검층법을 적용하였다. 지표로부터 심도 200m 이상인 일부 조사 구간에서 측압계수 2.50 이상의 값을 가지는 큰 수평응력 성분들이 관찰되었고 전반적인 시험 결과는 설계 전 단계에서 수행된 조사 결과와 매우 유사한 양상을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.273-283
• /
• 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
• /
• 제9권2호
• /
• pp.109-120
• /
• 2007

대형 대단면 터널의 시공시 지반 변형을 억제시키고 지반의 강성을 증가시키며 차수 및 지수를 확보하기 위해 다양한 사전 보강공법들이 굴착전 막장 천단부 전방에 적용되고 있으나 물성치 결정 및 시공단계 해석에 있어서 여러 오류를 안고 있다. 본 연구에서는 탄성파를 이용하여 사전보강영역의 시간 의존적 강도 및 강성 특성을 분석하는 기법을 제시하였다. 실내실험을 통해 획득한 탄성파속도와 전단강도는 경화시간에 따라 증가하며, 전단강도와 전단강도정수는 탄성파 속도와 일정한 관계를 갖는 것으로 분석된다. 재령에 따른 탄성계수와 점착력을 터널의 시공단계에 따른 시뮬레이션에 적용하여 경시효과가 터널 변위 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 해석결과 $1{\sim}2$일 강도 및 강성을 적용한 결과가 경시효과를 고려한 경우와 갱구부에서 유사한 거동을 하며, 특히 초기 시공부분 및 갱구부에서 터널의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 분석된다. 본 연구에서 제안된 기법을 통해 향후 사전보강영역의 경시효과를 고려한 터널 거동해석을 위해 실내실험과 수치해석을 병용하여 신뢰성 있는 터널 해석 및 설계를 수행하는 것이 바람직 할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.277-291
• /
• 2020

쉴드 TBM은 기존 재래식 터널(Drill and Blast)에 비하여 터널을 굴착하는 지반 및 선형조건에서 적용범위가 넓은 공법으로 대단면, 대심도, 초연약지반에서의 터널링 공법으로 중요성이 부각되고 있으며, 현재 13.3 m의 대구경 slurry 쉴드 TBM이 한강 하부 통과를 위한 시공을 준비하고 있다. 쉴드 TBM은 이수압식과 토압식 쉴드 TBM으로 구분되고, 각각의 특성에 따라 시공 중 관리 항목이 달라진다. 본 논문에서는 연약지반에 주로 시공되는 이수압식 쉴드 TBM을 대상으로 장비형식, 발생기원, 적용 사례 및 트러블 사례를 분석하였다. 또한, 적정 챔버압, 장비 전방으로의 이수 분출(또는 누수)가능성을 토피고 조건에 따라 2D 및 3D 모형실험 실시하였다. 이를 토대로 연약지반 조건에서 이수압식 쉴드 TBM 시공 시 적정 굴진면 토압과 챔버압 예측을 위한 기초 및 참고자료 제공 그리고 토피고 조건에 따른 이수분출 위험 높이를 제안하여 이수분출로 인한 안정성 및 환경요인 저하원인을 최소화하기 위한 방안을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권6C호
• /
• pp.385-393
• /
• 2006

쏘일네일링공법은 굴착벽체나 사면을 안정화시키기 위한 보강공법으로서, 시공성과 경제성의 이점으로 인해서 그 사용량이 증가하고 있다. 그러나 쏘일네일링공법은 대지경계선 뒤쪽으로의 시공이 불가피하며 이는 대지점용료의 문제를 초래하게 된다. 이러한 이유로 제거식 쏘일네일링공법이 개발되었으나 제거식 쏘일네일의 제거율은 50 ~ 70% 정도 밖에 미치지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 제거가 불필요하고 대지경계선 뒤쪽의 삽입시 지주의 동의가 필요없는 섬유보강플라스틱(FRP) 쏘일네일이 개발되었다. 본 연구에서는 시험시공 및 인발시험과 같은 현장시험과 수치해석을 통하여 FRP 쏘일네일링 시스템의 안정성과 거동특성을 평가하였다. 그리고 다양한 지반조건에서 현장시험시공과 인발시험을 묘사하기 위한 수치해석(FLAC 2D)을 실시하였다. 본 연구결과, 제거식 쏘일네일링 시스템과 비교하여 FRP 쏘일네일링 시스템은 제거식 쏘일네일과 유사한 거동특성을 나타냈다. 따라서, FRP 쏘일네일의 사용성과 안정성이 사용하기에 충분한 것으로 나타났으며 기존의 제거식 쏘일네일에 대한 좋은 대안이 될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.337-347
• /
• 2008

한계변형률은 지반재료에 대한 새로운 역학적 물성치중에 하나이다. 터널공학에서 정립된 한계변형률 개념은, 터널현장에서 계측된 변위를 이용하여 굴착지반의 변형에 대한 한계치 설정에 활용될 수 있다. 본 연구에서는, 실제 터널시공현장에서 계측된 변위를 분석하여 터널에 대한 정량적 안정성을 평가한 것이다. 특히, 터널막장 전방의 선행변위를 이용하여, 터널총변위 관점에서 한계변형률 개념을 검토하였다. 그 결과, 선행변위 유무에 따른 터널안정성의 변화 특성을 한계변형률 도표상에서 파악할 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제12권3호
• /
• pp.99-108
• /
• 1996

본 연구에서는 케미칼 그라우팅웅의 폴리우레탄계 2성분 주입약액 및 그의 반응고결물인 발포 고결체의 물리적, 화학적 성질에 관하여 조사하였다. 이들의 성질을 좌우하는 요소들을 규명키 위한 실험결과, 폴리우레탄계 주입약액 및 그의 고결생성물의 물리적, 화학적 거동은 토질의 상태 즉, 온도, 함수비 및 흙의 밀도 등과 같은 주입대상지발의 조건에 의해 크게 영향받는 것을 알 수 있었다. 또한, 폴리우레탄계 약액그라우팅의 지반보강효과 및 차수효과를 검증키 위해 현재 건설중인 지하철등에서의 터널 굴착시의 폴리우레탄계 약액주입 시공예를 중심으로 그 효과를 조사하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2001년도 정보화시공 학술발표회
• /
• pp.103-122
• /
• 2001

For prediction of ground movement per the excavation step, observational results of ground movement during the construction was very different with prediction during the analysis of design. step because of the uncertainty of the numerical analysis modelling, the soil parameter, and the condition of a construction field, etc. however accuratly numerical analysis method was applied. Therefore, the management system through the construction field measurement should be achieved for grasping the situation during the excavation. Until present, the measurement system restricted by ‘Absolute Value Management system’only analyzing the stability of present step was executed. So, it was difficult situation to expect the prediction of ground movement for the next excavation step. In this situation, it was developed that ‘The Management system TOMAS-EXCAV’ consisted of ‘Absolute value management system’ analyzing the stability of present step and ‘Prediction management system’ expecting the ground movement of next excavation step and analyzing the stability of next excavation step by‘Back Analysis’. TOMAS-EXCAV could be applied to all uncertainty of earth retaining structures analysis by connecting ‘Forward analysis program’ and ‘Back analysis program’ and optimizing the main design variables using SQP-MMFD optimization method through measurement results. The application of TOMAS-EXCAV was confirmed that verifed the three earth retaing construction field by back analysis.