• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.920-926
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• 2014

본 연구에서는 지하굴착공사에서 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 기법에 관하여 역해석 알고리즘을 이용하여 현장시공사례에 적용하고 그 타당성을 검증하고자 한다. 이를 위해 IT 분야의 정보 처리 지식이 필요하고 전공융합의 필요성이 대두되어 건설 분야에 알고리즘의 적용을 시도하고자 한다. 본 연구의 기법에서 예측변위형상도는 굴착시공 시 연속벽체에 작용하는 토압과 연관이 있으며 이는 앵커 제거 후 시공하는 연속벽체의 안정성에 영향을 미치기 때문에 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 것은 아주 중요한 문제이다. 본 연구에서는 이를 위해 3곳의 지하연속벽을 사용한 현장에 반복적 역해석 알고리즘 기법을 세 단계로 적용하여 최종굴착 시 계측변위와 비교하였다. 그 결과 계측치와의 변위형상도가 잘 일치하고 있어 본 연구의 해석기법에 대한 타당성이 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1541-1549
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• 2013

본 연구는 모래지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(조밀한 모래, 느슨한 모래)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건과 상호연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 모래지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.77-88
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• 2006

지중연속벽 시공을 위한 트렌치 굴착시 굴착배면지반의 침하거동을 규명하기 위한 모형실험을 실시하였다. 트렌치 굴착을 모사하는 모형실험장치를 제작하였으며 계측시스템을 이용하여 트렌치 굴착시 굴착배면지반의 침하를 측정하였다. 모형실험결과 트렌치 굴착시 굴착배면지반의 침하량은 굴착면에 가까워질수록 크게 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 지반의 상대밀도가 작고, 지하수위가 높을수록 굴착시 배면지반에서의 침하량은 크게 발생하였다. 그리고, 굴착배면지반에서의 침하량은 최종 굴착깊이의 약40%에 해당하는 이격거리에서 급격하게 증가함을 알 수 있었다. 한편, 트렌치 굴착완료후 굴착면내 안정액의 수위를 저하시킬 경우 굴착측벽에서는 벌징(Bulging) 현상이 발생되고, 굴착배면지반에서는 침하현상이 발생되어 종국에는 굴착면 상부에서 지반붕괴가 발생되었다. 모형실험에서 측정된 굴착배면지반에서의 침하량은 Clough and O'Rourke(1990)에 의해 제안된 침하량보다 작게 발생하였으며, 굴착배면지반의 침하기준선은 굴착벽면 주변에서 급격하게 증가하는 쌍곡선형태로 관찰되었다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.417-422
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• 2009

최근 건설되는 터널은 장대화될 뿐만아니라 파쇠대 등의 불량한 지반을 통과하는 사례가 많아지고 있다. 지반 강도가 좋지 않을 때는 터널의 소성변형이 일어나고 때로는 붕락하는 사례도 발생한다. 지금까지의 터널시공방식은 굴착작업이 완료된 후에 라이닝콘크리트를 타설하는 순차적 시공방법이었다. 이 방법은 공사기간이 길고 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 파쇄대나 소성지반에서 굴착후 장기간 방치했을 때, 터널의 안정을 기대하기 어려운 경우도 있다. 이에 따라 양북터널에서는 터널굴착과 라이닝콘크리트를 동시에 시공하여 공사기간 단축은 물론 심한 파쇄대구간에서 터널을 조기에 안정시키기 위해 동시시공을 계획하게 되었다. 동시시공을 위한 사전 검토사항으로서 발파굴착과 동시에 콘크리트를 타설했을 때 발파진동이 라이닝콘크리트의 강도에 미치지 않는 안전한 이격거리를 산출하기 위한 시험을 현장에서 시행하였다. 또한 동시시공을 위한 라이닝폼의 개선과 콘크리트 타설방법 개선, 집진기를 이용한 환기방식의 개선과 설비의 재배치 등을 동시에 시행하였다.

• 기계와재료
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• 제21권4호
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• pp.96-105
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• 2010

도로 및 철도는 차량의 고속화와 신속한 물류의 유통을 위해 직선 및 수평화가 절실하게 요구되며, 국내 건설구간의 약 50~70%가 산악지형으로서 터널공사가 필수적으로 요구된다. 국내터널굴착은 주로 발파에 의한 NATM(New Austrian Tunneling Method)으로 공사가 이루어지고 있으나, 굴착효율이 낮으며 안전사고의 위험성이 높다. 해외에서는 급속한 시공을 위하여 TBM(Tunnel Boring Machine)의 적용 사례가 증가하고 있다. 그러나 국내에는 TBM에 대한 연구가 전무한 상태이고, TBM 터널의 설계 시공 기술과 경험이 미흡하다. 최근 대도시의 지하터널과 장대터널의 수요가 증대되어 TBM터널시공 기술과 TBM장비의 국산화가 절실하게 요구되고 있다. 본고에서는 국내외 주요 TBM 시공현황과 전망을 정리하여 TBM 터널 기술의 확보가 매우 시급함을 상기시키고자 하였다.

• 지반과기술
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• 제10권4호
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• pp.20-31
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• 2013

본 터널 붕락 사례 연구를 종합적으로 분석해 볼때, 시공 공정 중에 발생 가능한 붕괴 및 붕락은 앞서와 같이 과거의 여러 사례들을 토대로 분석함으로서 예측 할 수 있지만, 시공 외적인 요인에 대해서는 사실상 조사, 설계, 시공 중의 오류에 의해 발생되는 것이기 때문에 파악하기 어렵다. 본 터널 붕락사례를 통해 원인을 분석 정리 하면 다음과 같다. (1) 불규칙한 지반구조적 원인 대부분의 터널 붕락을 일으키는 불규칙한 지반구조는 과거 지반구조의 침식 또는 대규모 지반운동 등 지반구조의 급속한 변화에 기인한 것이다. 터널 시공전에 면밀한 사전 지반조사와 선진 보오링 등으로 정확한 지반구조를 파악한다면 이로 인한 터널 붕락은 최소화 시킬수 있다. (2) 기획과 설계단계에서의 오류 충분치 못한 지반조사에 의한 설계 및 부적절한 시공자재 사용등으로 터널 붕락이 발생 될수 있다. 터널 굴착 주변 지반조건과 이러한 지반조건에 적합한 터널 굴착 및 보강공법 등이 터널 설계시 심도있게 검토되어야 할 가장 중요한 요소이다. (3) 시공 및 관리에서의 오류 경험이 부족한 터널기술자의 현장 감독과 현장에서 수집되는 각종 계측자료의 신뢰성 부족과 결과의 재적용 미흡으로 효율적인 계측 및 지반정보를 활용한 정밀 시공이 이루어지지 않는 것도 터널 붕락의 중요한 요인으로 분석되었다. (4) 현장관리 조사서의 표준화 부족 터널굴착공사중 붕락이 발생된 현장의 막장조사결과를 보면 조사자가 임의로 표시를 하여 각 터널별 막장조사결과가 매우 상이할 뿐만 아니라 각 터널별로 기재방법, 양식이 달라서 실제 원인분석에 활용하기가 어려운 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제1권1호
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• pp.31-46
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• 1985

최근, 새로운 터널공법으로 국내외에서 널리 적용되고 있는 NATM공법은 터널굴착과정에서 지각의 거동을 현장계측을 통하여 관측, 그 결과를 설계 및 시공에 반영하여, 터널의 안정성과 시공의 합리성을 추구하는 것이 그 특징이라 할 수 있다. 서울시 지하철의 경우, NATM공법은 주로 도심지 난공사구간에서 채택되었다. 따라서 안전한 터널 시공을 위한 현장계측은 NATM터널 전구간에 대하여 총범위하게 실액되었다. 본 연구에서는 지반업반, 터널의 기하학적 형상 및 굴착공법 등을 고려할 때 특징적인 조건을 가지고 있는 5개의 대표적인 계측구간에 대한 측정결과를 분석하여 지반의 거동을 파락하고자 하였다. 터널좌 굴착에 있어서 중요한 의미를 가지는 지반의 거동으로는 지표 및 터널 주변 구조물의 안정성과 관련된 지표심하와, 시공의 안정문제에 관련된 터널의 변형 등으로서, 본고에서는 주로 지표심하 및 천단심하의 거동특성을 여러 가지 영향요인의 관점에서 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.257-266
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• 2019

터널 굴착 중 발생하는 지하수는 터널 시공성 및 안정성에 중요한 영향을 끼친다. 따라서 터널의 굴착 중 발생하는 지하수의 유입을 감소시키기 위한 적절한 차수그라우팅이 필요하다. 대부분 터널 설계단계에서는 Pre Grouting을 적용하고 있으나 그라우팅 재료 및 차수효과의 적정성에 대한 분석은 미미하다. 본 연구에서는 현장의 차수 그라우팅 시공사례를 분석하고, 실측된 시공자료를 바탕으로 시공개선사항 및 그라우팅 영역의 투수계수 감소를 고려한 수치해석을 통해 차수효과를 분석하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.43-46
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• 2017

최근 도심지 포화로 전 세계적으로 지하공간개발이 활발히 진행되고 있으며 굴착공사는 지상 및 지하의 굴착 인접 구조물에 의한 다양한 굴착공법으로 시공이 주로 이루어지고 있다. 굴착공사 중 시공 부주의나 시공기술 미흡, 지하수 유출, 급격한 지층의 변화에 대응실패, 토류 시스템 구성품의 문제등으로 인해 각종 지반함몰 사고가 발생하고 있다. 지반함몰 방지를 위해 지반조사 분석을 통한 지반함몰 위험영향인자를 도출하고자 한다. 최근 75개소 지반조사값을 토대로 지반함몰 요인을 분석하고 조사항목으로는 지역별, 통일분류법(U.S.C.S), 공법, 굴착심도를 통해 분석을 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.43-56
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• 1999

도심지 근접 굴착시 과도한 굴착으로 인하여 지반 및 흙막이 구조물에 발생되는 과도한 변형을 억제하기 위해 굴착측에 어느 정도의 소단(berm)을 두어 시공하는 것은 매우 유용한 방법이 될 수 있다. 그러나 굴착 현장에서는 시공의 편의상 소단을 두지 않거나, 기존 연구 결과의 부족 등으로 인하여 현장 임의의 판단에 의해 소단의 크기와 형상을 설정하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 주로 사질토 지반을 대상으로 실내 모형 실험 및 수치해석적 방법을 활용하여, 굴착시 지반 및 흙막이 구조물의 과도한 변형을 억제하기 위한 효율적인 소단에 대해 분석하였다. 즉 자립식 및 버팀대식 굴착에 대한 모형 실험을 실시하여 소단의 형상과 크기에 따른 흙막이벽의 거동을 분석하였다. 또한 수치해석적 방법을 활용하여 국내 도심지 버팀 굴착공과 유사한 지반 조건 및 시공 조건에서 활용할 수 있는 효율적인 소단에 대하여 분석하였다.