• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.99-112
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• 1999

막장 전방에 파쇄대 등의 불연속면이 존재할 경우, 이를 미리 예측하지 못한채로 굴진을 하게 되면 파쇄대로 인해 터널 굴진에 따라 발생된 종방향 아칭에 영향을 주어 막장면 전방에 응력이 집중하게 된다. 터널 및 지하공간의 설계시에는 불확실한 설계요소를 과다하게 내포하고 있으므로 경제적이고 안정성이 확보된 터널 시공을 위해서는 터널 막장면에서의 정확한 계측으로 막장 전방의 파쇄대를 예측하여 터널 지보체계에 신속히 대비함이 필요하다. 최근의 연구결과에 의하면 3차원 절대변위계측에 의해 터널의 시공 시 굴진에 따라 지반의 강도차이로 인해 발생된 종방향 변위의 변화를 측정하여 막장 전방의 불연속면을 미리 예측할 수 있다고 하였다. 본 연구는 혼합법을 사용한 3차원 수치해석으로부터 얻어지는 변위로부터 L/C (천단부의 종방향 변위[L]와 천단부의 침하량[C]의 비 )와 S/C (측벽의 수평방향 변위[S]와 천단부의 침하량[C]의 비), (Ll-Lr)/C (좌측벽의 종방향변위[Ll]와 우측벽의 종방향변위[Lr]의 차와 천단부의 침하량[C]의 비), 평사투영법을 중심으로 지반에 파쇄대가 존재할 경우에 대해 여러 가지 초기 지중응력조건에서 터널 굴착에 따른 3차원 절대 변위를 분석하여 그 존재를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권8호
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• pp.5-13
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• 2020

노후시설물의 지하공간 확장공사 시 공사 중 소음 및 진동 문제 뿐만 아니라 기존 주민의 임시 거주공간 확보가 필요하고, 상업용, 공업용, 사회용 등의 시설물의 경우에는 시설물 이용의 중단에 따른 피해가 예상되므로, 지하증축 공사 중 소음 및 진동을 최소화하여 공사 중에도 기존 시설물의 이용을 가능하게 하는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 가설구조물의 안정성 문제와 공사 중 발생되는 소음진동 문제를 효과적으로 해결하여 지하증축 공사 중 시설물을 이용하면서 진행한 공사현장의 시공단계별 계측결과로 가설구조물과 주변지반의 거동을 분석하여 국내 현실에 적합한 지하증축공사 모델을 제시하였다. 시공 시 발생되는 문제를 해결하기 위해 초기 굴착 후 슬라브 선타설공법을 적용한 현장의 계측결과(건물경사계, 균열측정계, 구조물경사계, 지표침하계)를 확인한 결과 건물경사계와 구조물경사계는 슬라브 선타설후 변위가 감소하거나 수렴하는 경향을 확인할 수 있었으며, 균열측정계와 지표침하계는 관리기준 이내의 안정적인 모습을 확인할 수 있었다. 이 결과로 볼 때, 지하증축 공사 시 지하층 슬라브를 선타설하는 것은 공사 중 발생하는 소음·진동의 문제를 해결해주는 것 뿐만 아니라 지하증축 공사 시 가설구조물의 안정성을 확보하는데 큰 역할하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.129-138
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• 2011

지하공사는 상부층의 구조물과 연계된 시공순서에 따라 Bottom-Up공법, Up-Up공법 그리고 Top-Down 공법으로 대별할 수 있다. 탑다운 공법을 사용하면 건물의 본구조를 흙막이지보공으로 이용하면서 상층에서 하층으로 굴착과 구체구축을 반복하여 시공함으로써 인접구조물이나 주변 지반의 변위를 극소화 시킬 수 있다. 이는 토류벽의 안정성이 높으며, 각층의 바닥슬래브를 작업공간으로 사용하여 도심지 공사에서 작업장 확보가 용이하다. 그러나 굴토작업이 슬래브 하부에서 진행되므로 작업 능률 및 작업환경이 저하되고, 어스앵커 공법보다 경제성이 없다는 이유로 다소 회피하는 경우가 종종있다. 따라서 본 논문에서는 터파기 공사는 세미오픈컷 공법을 적용하고 흙막이 공법에는 지하연속벽(슬러리월)을 그리고 지보공으로는 C.W.S공법을 적용한 역타공법으로 대상현장을 중심으로 기존 역타공법과 경제성, 공사기간 및 작업성 등을 분석 제시하였다. 토사운반 및 철골설치공사 작업의 용이성과 PRD 공사의 정밀도 향상 등의 품질관리가 우수하며, 공기단축이 가능하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.209-225
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• 1998

최근터널 굴착 보조공법중의 하나인 강관 보강형 다단 그라우팀 공법(Umbrella Arch Method, UAM)은 지반을 보강하고 터널 막장의 안정성을 증진시키기 위해서 많은 현장에서 사용되고 있다. 이러한 UAM은 터널 보강목적의 forepoling과 차수목적으 grouting이 한 공정으로 구성되어 있다는 잇점 때문에, 최근 국내 지하철, 도로터널 및 전력구터널 등에서 많은 적용 사례를 찾아 볼 수 있다. 그러나 이 공법은 주로 현장 시공을 통해서 얻어진 경험적인 방법에 의해서 설계와 시공이 이루어지고 있기 때문에 본 공법에 대한 보다 정량적이고 체계적인 설계인자 평가 작업이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석 방법에 의한 체계적이고 정량적인 효과확인 과정을 제안하였고, 몇몇 설계인자에 대한 매개변수 변환연구를 수행하였다. 이를 위해서 먼저, UAM의 지반보강기구에 있어서 관련된 강관, 그라우트재 및 강지보재등의 역할을 밝히고자 하였고, 두 번째로 매개변수 변환연구를 통해 UAM의 설계 제요소들에 대한 영향을 평가하기 위해 1)지반조건별, 2) 토피고별, 3) 강관배치형상별, 4) 그라우트 영역별, 5)강관자체 특성별 해석을 수행하여 각 항목별로 상호 비교.분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.411-427
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• 2007

타당성 있는 터널의 설계 및 경제적 시공을 위해서는 터널해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 암반과 지보재의 상호 작용을 포함하여 시공 전반에 걸친 깊은 이해가 필요하다. 본 논문에서는 파괴 이후에도 지보력을 상실하지 않는 강섬유보강 숏크리트의 거동을 적절히 모델링하는 기법을 소개하였다. 강지보재의 지보 효과를 알아보기 위해 3차원 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 새로운 하중분담율이 산정되었다. 소성모멘트한계만을 사용한 경우(PML 모델) 숏크리트에 비정상적으로 발생하던 높은 인장응력을 없앨 수 있었고, 파괴 후의 연성 거동을 모사할 수 있었으나 축력의 영향이 고려되지 못하여 실제 거동과의 괴리를 메우기에는 다소 미흡하였다. 따라서 축력과 모멘트 한계를 동시에 고려할 수 있는 방법이 필요하였는데, FLAC의 내장 모델인 liner 모델을 통하여 이러한 거동이 모사될 수 있었다. Liner 모델에서는 강섬유 보강 숏크리트의 일축압축 강도와 더불어 최대 및 잔류 인장강도도 지정이 가능하다. 이 두 가지 모델을 이용하여 4등급 및 5등급 암반에 굴착되는 2차로 터널에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 종래에 사용되던 탄성 beam 모델을 이용한 해석도 병행하여 그 결과를 비교하였다. 탄성 beam 모델을 제외한 두 가지 모델은 탄성 beam 모델에서는 반영될 수 없었던 휨인성을 고려할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제5권1호
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• pp.1-20
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• 1995

1993년 3월 부산 북구 경부선 복선 철도 구간에서 지반 침하로 인한 대형 기차전복 참화는 많은 인명 피해는 물론 막대한 재산 손실을 초래하였다. 여기서 관심의 초점이 된 지반함몰 원인은 우선 다양한 재래 지질조사법에 의해 조사되었으며 그 결과 $\circled1$ 선로 하부 약 39m 지점에서 NATA 터널굴착을 위한 화약 발파, $\circled2$ 기반암 경계면의 급격한 변화가 무엇보다 지반 침하에 대한 직접적인 동기가 된 것으로 추정되었다. 그런데 기존 조사기법은 거의 시추 데이터에 의존하기 때문에 현실적으로 주어진 불리한 탐사 여건(예: 선로면 위에서는 빈번한 열차 주행으로 인하여 시추가 불가능함)은 바로 초점이 되고 있는 선로 하부 지반상태 파악을 불가능하게 하였다. 따라서 상기 결여된 지질정보는 우선 함몰 경위에 대한 두사지 가정을 낳게 하였으며 이러한 불확실성은 시공 과실에 대한 판단을 흐리게 하는 계기를 부여한 것이다. 본 논문은 우선 상기 불리한 탐사 여건을 극복하면서 동시에 각 암층 경계면을 고분해능으로 재현할 수 있는 하나의 첨단 물리탐사법 즉, 탄성파 토모그래피 기법을 소개하고 있으며 나아가서 그의 응용 결과는 바로 토목설계 내지 시공설계를 위한 귀중한 기초 자료(예: 탄성파 속도, 탄성율)로 반영될 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.103-110
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• 2020

심층혼합공법은 오거를 사용하여 지반을 굴착한 후 지반안정재를 흙 재료와 혼합하여 연약지반에 개량체를 설치하는 공법으로, 지중에 설치되는 개량체는 흙 재료의 종류와 특성에 따라 압축강도가 다르게 발현되기도 한다. 이를 위해 기존의 연구에서는 순환유동층 보일러의 연소재를 고로슬래그의 알칼리 활성화 반응의 자극재로 활용하여 개발한 심층혼합공법용 지반안정재를 부산, 여수, 인천 지역의 점토와 혼합한 후 실내 배합시험을 실시하고, 결과를 분석하여 단위안정재량(γ_B)과 일축압축강도(q_u)의 상관관계를 도출하였다. 본 연구에서는 새만금 지역을 대상으로 채취한 흙 재료에 대해 동일한 실내시험을 실시하여 도출된 상관관계에 대한 비교검토를 실시하였고, 현장에서 수행한 시험시공 결과를 분석하여 현장에서의 안정성을 평가하였다. 연구결과, 실내시험에서는 기존의 연구를 통해 도출된 단위안정재량(γ_B)과 일축압축강도(q_u)의 상관관계를 만족하는 것으로 나타났고, 현장에서의 시험시공 결과는 현장의 기준강도에 비해 높은 일축압축강도를 보여 안정성 측면에서 우수한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.296-296
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• 2008

국내 절토비탈면은 이상 기후 및 건설공사의 증대로 인해 증가하고 있는 추세이며 장마철 및 태풍으로 인해 비탈면의 붕괴로 많은 인명 및 재산피해가 발생되고 있는 실정이다. 국내에서 사용되고 있는 기존의 비탈면의 설계기준은 암반의 불연속면에 대한 조사를 실시하고는 있지만 주로 암반의 굴착난이도를 토층, 리핑암, 발파암으로 구분하여 각각의 비탈면 절취경사를 결정하여 사용하는 방법을 사용하였으며 이러한 기준은 단순히 암석의 강도를 기준으로 설정되어 있으므로 암석의 공학적 특성 즉, 암반내 불연속면 방향성, 연속성, 충진물질, 마찰각, 풍화속도 등의 영향으로 공용후 비탈면 구배의 재조정 및 보강이 빈번하다. 국내외 절토비탈면의 설계기준은 각 기관별로 산재되어 있었으며 비탈면에 대한 설계 및 시공 등에 관한 기준은 도로와 철도 설계기준에 일부 반영되어 있을 뿐 항만, 댐, 택지조성 등 기타 시설 설계기준에는 비탈면에 대한 기준이 마련되어 있지 않아 표준적인 비탈면 설계기준 및 유지관리지침이 등이 필요하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 2004년부터 2006까지 한국시설안전공단, 한국도로공사, 대한주택공사가 협동으로 연구한 건설공사 비탈면 설계 시공 및 유지관리에 관한 연구의 결과로 2006년도에 "건설공사 비탈면 설계기준"이 수립되었다. 이 설계기준은 건설공사에서의 기존 상이한 기준들을 정리하고 동일화하는 작업을 수행하였으며 지반의 조사에서부터 대책공까지를 막나하여 정리하였다. 그러나 최근에 급격한 기후변화로 인한 비탈면붕괴 빈번함에 따라 과거 적용되어 왔던 이들 기준을 적용하는 경우, 특히 상부 토층 및 풍화암 구간에서 많은 설계안전율을 만족하지 못해 많은 보강을 수반해야 하는 문제가 발생되고 있어 그 원인에 대한 분석을 수행하고자 하였다. 2006년도 정리된 기준은 과거에 적용하여 온 유기시의 안전율 조건을 Fs > 1.1~1.2을 적용하였던 것을 Fs > 1.2로 통일하였으며 지하수위 조건은 지표면에 위치하도록 하였다. 지하수위 조건은 풍화암 및 토층의 경우, 과거 지표면에 -3m를 적용한 시기가 있었으나 지표면에 지하수위를 적용하는 것이 일반적인 해석방법이다. 이러한 결과의 원인을 검토해 보면 다음과 같다. 첫째, 풍화암 및 토층에 적용되어 온 지반강도 정수가 과거 적용한 값보다 최근에는 작아지는 경향을 보이고 있다. 둘째, 지하수위 적용문제로 현재 지표면에 지하수위를 두어 안전율을 감소시키는 문제로 이는 최근 들어 많은 연구기관에서 강우시 간극수압의 증가에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 침투수 해석은 현행 기준에도 강우의 침투를 고려한 해석을 실시하는 경우 FS > 1.3 적용하는 것으로 되어 있으나 대부분의 해석에서는 적용이 되지 못하고 있는 실정이다. 셋째, 안전율이 과거에 주로 적용된 Fs > 1.1에서 Fs > 1.2로 상향 조정되어 우기시의 설계안전율 만족시키지 못하는 문제이다. 그러므로 이러한 문제점을 개선하기 위한 검토가 필요하며 장기적으로 이에 대한 합리적인 기준을 개정하는 작업이 추후에 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.887-903
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• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.