• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.55-66
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• 2013

본 논문은 다양한 굴착조건으로 모형실험을 실시하여 흙막이 벽체 우각부 구간의 거동에 대해 분석하였다. 실험대상 지반은 느슨한 상태의 모래지반으로 구성되었다. 실험의 시공조건은 우각부 길이, 근입깊이, 버팀대의 시공 유 무 등으로 구분하고 굴착은 총 4단계로 굴착하였다. 각각의 시공 및 굴착조건에 대해 모형토조 내 설치된 계측기를 이용하여 벽체변위 및 지표침하를 중점적으로 분석함으로써 우각부 모서리의 거동특성을 규명하였다. 실험결과 우각부의 길이가 길어질수록 벽체변위와 지표침하가 증가되어 직선구간에 비해 우각부구간이 구조적으로 불안한 구간으로 분석되었다. 근입깊이가 길어질수록 우각부 모서리구간의 지표침하가 약 40% 억제되는 것으로 나타나 설계 시 예상치보다 근입깊이를 증가시켜 적용하는 것이 안정성 확보에 유리하였다. 버팀대 추가 설치하여 우각부 모서리구간의 거동을 분석한 결과 최대지표침하는 약 40%, 최대수평변위는 약 30%의 감소효과가 있어 설계 시 우각부 모서리 구간에 근입깊이의 증가와 함께 버팀대를 추가 설치하는 방안이 안정성 확보에 효과적이었다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.107-119
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• 2022

사용후핵연료 최종처분장 건설 과정에서 발생하는 굴착손상영역(EDZ)은 처분시설의 역학적 안정성 및 처분공 간격 설정 등의 설계요소로서 고려해야 할 뿐만 아니라 영역 내 투수특성은 폐쇄 후 지하수 유입량 변화에 따른 처분용기 부식 속도 및 핵종유출 등에도 막대한 영향을 미치게 된다. 따라서, 처분시설 및 관련 지하연구시설(URL)의 건설과정에서는 EDZ의 발생양상을 현장에서 정확하게 파악하고 미리 규정된 요건을 만족할 수 있도록 철저하게 관리할 수 있어야 한다. 이 논문에서는 핀란드 온칼로 시설에서의 EDZ 관련 연구사례를 검토하고 처분시설 굴착과정에서의 EDZ의 현장평가방법 및 시공품질관리 체계에 대해 검토하였다. EDZ 현장 평가를 위해서는 굴찰 갱도 주변의 교란을 유발하는 시추공 굴착이 불필요한 GPR 탐사가 가장 적합함과 온칼로 처분시설의 EDZ는 바닥부에서 두드러지게 발생하여 0~70 cm의 두께로 발생함을 확인하였다. 이들 결과는 국내 처분환경에 적합한 EDZ 관련 규제요건 개발에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.231-245
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• 2022

지반강도가 낮은 연약 점성토 지반을 대상으로 수직구가 시공되는 경우, 굴착면에서의 토압 불균형에 대한 지반의 지지력이 낮아 굴착면이 융기하는 히빙이 발생할 위험이 존재한다. 히빙에 대한 안정성을 평가하기 위해 안전율을 계산하는 방법들이 제안되어왔으나, 이론적인 유도 과정에서 많은 가정사항들이 포함되어 정확한 히빙 안정성 평가가 어렵다는 한계를 가진다. 본 연구에서는 선행 연구를 보완하기 위해 원형 수직구가 연약 점성토 지반에 시공되는 경우를 상정하여 굴착 형상에 따른 지반 지지력의 변화, 지반 점성토의 비균질성, 그리고 관내토의 효과에 대한 이론적 접근을 통해 기존 안전율 제안식을 보완하였다. 보완된 식의 검증과 다양한 사례 연구를 통한 히빙 안정성 검토를 위해 원형 수직구 굴착 시 발생하는 굴착면의 히빙을 3차원 수치해석으로 모사하여 안전율을 도출하였다. 수치해석 및 히빙 안전율 제안식들을 이용하여 다양한 인자의 변화에 따른 히빙 안전율의 변화를 검토한 결과, 본 연구에서 추가적으로 보완된 특성이 3차원 안전율 식 내에 적절하게 반영되었음을 확인하였다. 다양한 사례를 모사하여 수행된 수치해석 결과를 이용하여 수식을 구성하는 인자들이 히빙 안전율에 미치는 영향을 도출하였으며, 깊이에 따른 비배수 전단강도 증가의 고려 여부가 안전율 값 산정에 지배적인 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.167-174
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• 2010

본 논문에서는 터널굴착으로 발생한 주변 단일지층 및 복합지층 지반에서의 지반변위에 대한 거동을 상호 비교하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 단일지층 및 복합지층 조건에서 서로 다른 시공조건(지반손실량)을 가진 터널에 대해 수행되었으며, 수치해석 결과로부터 얻어진 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량은 지층조건 및 시공조건별로 상호비교되었다. 뿐만 아니라, 수치해석을 통해 얻어진 지표면에서의 최대 침하량은 터널 굴착부 천단에서 발생된 최대 침하량과 지층조건 및 시공조건(지반손실량)별로 상호 비교되었으며, 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량의 관계 또한 지층조건에 따라 상호 비교되었다. 더불어, 지층조건에 따라 터널굴착부에서 발생한 지반손실량($V_L$)과 지표면에서 형성된 총 침하부피량($V_s$)이 서로 비교되었다. 수치해석을 통해 얻어진 결과와 기존 현장계측자료와의 비교가 수행되었으며, 이를 통해 본 연구의 결과가 향후 터널굴착으로 발생된 서로 다른 지층조건을 가진 주변지반에서의 거동을 파악하고 분석하는 실무자료로서 활용될 수 있다는 것을 파악하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.26-35
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• 2020

터널공사는 국내 공공건설공사의 중요한 부분을 차지하고 있으며, 다양한 장비와 기술의 개발로 터널공사 시공방법이 발전하였고 현장에 적용되고 있으나 공사비산정기준은 아직까지 현장실태를 제대로 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장실태를 반영한 공사비산정기준 수립을 위하여 관련 문헌조사 및 현장조사를 통해 합리적인 터널공사비 산정기준을 제시하였다. 먼저 현재 건설공사 표준품셈에서 정하는 터널공사비 산정기준의 각 항목들을 분석하고 현장조사를 통한 실제 현장시공의 실태와 비교 분석하였다. 주요 조사내용으로는 암판정 및 내공측량, 천공속도, 버력처리 장비조합 등 싸이클 시간과 관련된 작업 시간에 대한 조사와, 굴착 투입인원에 대한 현장별 적용실태를 확인하였다. 현장 조사결과를 바탕으로 터널굴착 1발파당 싸이클 시간, 천공기계의 천공속도, 버력처리 장비조합, 터널굴착 투입 작업인원에 대한 개선안을 제시하였다. 싸이클 시간의 경우 천공준비 시간에 암판정 및 내공측량 시간을 반영하였으며, 천공기계 속도는 컴퓨터 점보드릴의 천공속도를 반영하였다. 버력처리는 상차장비의 규격을 현장 시공실태에 맞추어 개정하였으며, 터널굴착 투입 작업조를 현장실태에 맞추어 개선안을 제시하였다. 본 연구를 통하여 현장 시공실태를 반영한 공사비산정기준이 제시되었으며, 터널공사 적정공사비 확보에 일조할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.157-173
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• 2023

본 현장은 265 m 구간이 무진동 굴착공법으로 설계되어 있지만 시공성과 경제성의 저하가 우려된다. 이러한 이유로 미진동 전자발파공법이 제안되었다. 미진동 전자발파의 적용성 평가를 위해서 본 현장 직전 적용하였던 미진동 전자발파(제안 I)와 본 현장과 같이 지하철 근거리에서 시공된 미진동 전자발파(제안 II)의 발파진동 영향범위를 분석하였다. 두 제안의 발파진동 영향범위 비교결과, 제안 II의 영향범위가 더 보수적으로 산출되었다. 본 현장의 근거리라는 특수성을 고려할 때, 보다 안전한 시공을 위해 설계변경에 제안 II를 선정하였다. 결과적으로 무진동 굴착구간 265 m 구간 중 72 m 구간에 대하여 미진동 전자발파공법으로 변경하여도 구조물에 미치는 영향이 없을 것으로 예측된다. 그리고 총 예상 굴진 소요 기간 662.5일에서 144일 단축할 수 있기 때문에 높은 경제적 이익을 얻을 수 있다고 평가된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.614-627
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• 2018

국내 도시철도 노선은 이용자의 접근을 편리하게 하기 위하여 주거단지 및 도심지 인근 지역에 시공되는 사례가 많다. 도시 인구 증가로 인하여 교통망 확충과 재건축 등이 지속적으로 이루어짐에 따라 도시철도 인접 지역 굴착이 불가피하며 굴착 시 발생하는 지반 응력 및 지하수위 변화는 도시철도 궤도틀림을 유발한다. 이에 본 논문에서는 삼차원 유한차분 해석 상용프로그램 FLAC3D를 이용하여 도시철도 인접지반 대규모 굴착 시 지하수위에 따른 굴착 부 벽체 수평변위 및 배면지반의 침하와 궤도틀림량 산정 후 이들의 상관관계를 분석하고 궤도틀림 및 지하 박스구조물 안정성 평가를 실시하였다. 그 결과 깊은 굴착 시 지하수위에 따른 궤간틀림은 매우 미소하게 발생하였으나 줄틀림 72.5%, 수평틀림 83.3%, 면틀림 61.9%, 평면성틀림 43.3%로서 상대적으로 큰 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 흙막이 벽체의 최대 수평 변위 및 벽체 배면 침하 차는 각각 65.1%, 21.4%가 발생하는 것으로 나타났으며 지하수위가 지표면에 위치한 경우 지하 박스구조물의 인장 응력이 허용 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 그러므로 도시철도 구조물에 인접하여 깊은 굴착이 시공된 경우 궤도틀림으로 인한 사고를 미연에 방지하기 위해 본 연구에서 수행한 삼차원 수치해석과 실시간 모니터링을 실시하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.81-89
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• 2008

본 연구에서는 굴착이 진행 중인 터널 시공현장에서 계측변위를 활용하여 신속하게 터널의 안정성을 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 Critical strain 개념을 새롭게 도입하였으며, 굴착중인 터널의 안정성 평가에 이를 활용하였다. 본 연구에서 개발한 해석기법은, 굴착면에서의 변위값을 입력하여 주변지반의 변형률을 구하는 방법으로서, 기존에 제안된 해석기법을 재검토하여, 상대변위활용기법, 숏크리트 반영기법, 지반의 이방특성 반영기법을 새롭게 제안하였다. 아울러 본 연구에서 제안한 해석기법을 토대로 해석모듈을 개발하였으며, 개발된 해석모듈의 활용성을 평가하기 위한 검증을 수행하였다. 검증 방법으로는 먼저, 이론해석과 상용프로그램(Pentagon-3D, Flac-2D) 해석을 통해 원형 터널에서의 굴착변위를 서로 비교하여, 상용프로그램의 활용성을 검토하였다. 이어서, 두 종류의 상용프로그램을 활용하여 숏크리트 라이닝의 유무에 따라, 동일한 초기조건에서의 굴착변위를 구하여, 두 상용프로그램의 해석결과를 비교하였다. 마지막으로, 상용프로그램에서 획득한 터널굴착변위를 본 연구에서 개발한 해석모듈(FAST-Ver. 1.2, Feedback Analysis System for Tunneling)에 입력치로 이용하여, 원지반의 하중상태 및 재료특성 등을 추정하고, 추정된 값들이 당초 가정하였던 값들을 얼마만큼 재현할 수 있는지에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (C)
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• pp.149-152
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• 2007

최근 모든 분야에 대한 전산화가 가속화됨에 따라 업무 처리 능력의 향상과 함께 시간 비용의 절감을 이루고 있다. 이러한 추세와 함께 건설 분야에서의 전산화가 진행 중이다. 본 논문에서는 굴착장비의 전류 값과 굴착 깊이 계측을 통해 깊이에 따른 지반 강도를 전산화 시켜 추정함으로써 보다 합리적으로 말뚝 기초를 시공하는 방법 개발하고자 한다. 본 시스템은 건축, 토목, 건설 분야에서 국내 최초로 시도되는 것으로, 실제 공사 현장에서 획득되는 데이터의 분석을 도와 측정 오류(Human Error)를 최소화함은 물론 공사비 절감, 신속한 공사 정보 제공 등의 파급효과를 기대할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.435-450
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• 2020

복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 '분기 전 확폭구간'과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 '분기 후 구간'으로 나눌 수 있으며, 분기 전 확폭구간의 터널 단면이 분기 후 구간의 단면에 비해 매우 크기 때문에 이러한 차이에 따른 굴착 영향이 분기구의 전체적인 굴착 안정성 검토 시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 암반에서 시공되는 NATM 방식의 2차로 대심도(40 m) 본선 복층터널에서 1차로 단층터널로 분기가 되는 조건을 대상으로 3차원 유한요소해석을 통해 분기 전 확폭구간 굴착(선행굴착) 시 굴착공법과 벤치길이 변화에 따라 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 굴착공법과 벤치길이 변화에 따른 차이는 상대적으로 작은 편이었으나, 2차원 수치해석에 의한 선행굴착을 고려하지 않은 경우와 강도응력비 비교를 통해 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 영향을 미칠 정도로 큰 응력의 변화를 유발함을 확인하였다.