• 화약ㆍ발파
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• 제24권2호
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• pp.9-22
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• 2006

길이가 대단히 짧은 터널을 제외하고는 터널을 시공하는 경우 일반적으로 인위적인 환기시스템이 필요하다. 특히 장대터널의 경우 굴착 진행에 따라 적절한 환기시스템을 조합해서 사용하는 것이 효과적이다. 터널 연장이 4,580m인 능동터널은 본래 송기식을 사용하는 것으로 설계를 했지만, 굴착이 진행됨에 따라 송기식만으로 환기하는 데에는 한계가 예상되어 별도의 방식 검토를 수행하였다. 굴착중 터널의 소요환기량을 산정하고 이 소요환기량과 선택가능한 여러 가지 경우의 환기조합방식을 사례볕로 구성한 뒤 환기량과 유동성을 해석하고 비교함으로써 경제적으로도 우수한 최적의 환기조합안을 도출하였다. 환기시스템을 결정하기 위하여 각 환기시스템에 대한 경제적 효율성 평가를 수행하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권4호
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• pp.47-56
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• 2022

당 현장 주변에 보안물건이 위치하고 있어, 기존 설계상에 176m 구간이 무진동 기계식 굴착공법으로 설계되었으나, 시공성 및 경제성 향상을 위하여 전자뇌관 미진동 발파공법을 제안하였다. 검토 결과, 발파소음, 진동 모두 허용기준 이내의 안전성을 확보하여 해당 구간에 대하여 전자뇌관 미진동 발파공법 적용 가능성을 확인하였다. 아울러 검토 구간에서 무진동 굴착공법과 전자뇌관 미진동 발파공법을 비교한 결과, 공사 기간을 88일 단축하여 경제적으로 큰 이점이 있는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.57-64
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• 2007

본 연구는 지반의 회전굴착에 필요한 굴착 토크(torque)를 회전 오거 구동에 소요되는 전기에너지를 활용하여 예측할 수 있는 방법을 제시한다. 지반회전굴착은 선굴착 말뚝 시공, 연약지반 개량을 위한 소일-시멘트 그라우팅(soil-cement grouting), 사전 지반조사 등 지반공학 분야에 흔히 사용되고 있다. 오거를 통한 회전굴착에 소요되는 전기에너지와 회전 토크의 상호 관계를 이해하기 위하여 소형 실내 실험기기를 제작하고 파일럿(pilot)실험을 수행하였다. 실험기기는 직경 $D=5{\sim}10mm$의 일반 드릴 비트를 회전하여 CBR몰드에 다짐 제작된 토사공시체를 굴착할 수 있도록 설계되었다. 드릴 비트는 감속기어를 통하여 19RPM의 정격 속도로 회전하며, 구동 모터는 25Watt 용량의 교류 유도 전동기이다. 드릴 비트로 공시체를 회전 절삭하며 구동 모터에 소요되는 전류의 증가량과 실제 비트에 작용하는 토크(torque)를 측정하였고, 선형 회귀분석을 통하여 전류 증가량과 토르크 증가량의 상호관계를 파악하였다. 구하여진 회귀분석 결과를 활용하여 굴착시 소요되는 전류 증가량으로부터 굴착토크를 예측하여 계측된 토크값과 비교하였다. 비교로부터 굴착에 소요되는 전기력을 활용하여 굴착토크를 예측할 수 있다는 결론을 얻었으며, 이로부터는 굴착 전기력의 분석을 통해 지반의 전단강도 특성을 예측할 수 있음을 증명하고자 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.71-82
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• 2017

터널설계 및 시공 안정성을 확보하기 위해서는 필수적인 조건은 터널구간에 대한 세부적인 지반조사분석이다. 이러한 지반조사의 중요성은 터널구간에 단층파쇄대 분포와 규모 그리고 지하수 분포에 대한 분석을 위해 필요하다. 그러나 터널구간의 지형조건과 민원 등의 제한조건으로 터널설계시 지반조사를 수행하는데 어려운 경우에는 최소한의 조사를 수행한 결과를 활용하여 터널설계를 수행한다. 따라서 이러한 경우 터널 시공 중 단층파쇄대가 발생하는 경우에는 터널안정성 확보를 위해서 설계변경을 수행하여 보강공법을 결정하게 된다. 터널굴착면에 대한 보강시 가장 중요한 것은 신속한 보강을 수행하여 터널안정성을 확보하는 것인데 특히 굴착면에 지하수 용출이 발생하는 경우에는 더욱 신속한 보강이 필요하다. 본 연구에서는 터널굴착면에 단층파쇄대가 존재하고 있고 굴착 후 단층파쇄대로 인하여 변위가 발생한 상태에서 지하수 용출량이 급증한 경우의 붕락사례를 중심으로 단계별 거동특성을 분석하였다. 본 연구대상 터널은 1단계 변위가 수렴되지 않고 지속적으로 발생하여 보강조치를 하였고 그 이후 지하수 용출량의 증가로 인해 변위가 수렴되지 않고 2단계 변위가 발생하여 추가보강 작업중 3단계 변위발생 과정 중 지표면 함몰붕락이 발생한 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.143-154
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• 2016

최근 국내 빈번하게 발생되고 있는 지반함몰 현상의 원인, 현황, 대책에 대하여 지반공학적인 접근 방법으로 조사하였다. 국내 발생된 지반함몰은 대부분 터널 굴착 공사와 지중매설관의 손상에 의한 것으로 나타났다. 용산역과 석촌 지하차도 지반함몰 사례와 같이, 굴착 공사 중 지반함몰은 지하수와 토사의 과다 유출이 주된 원인으로 나타났다. 특히, 충적층과 같은 연약지반에서의 기계식 굴착 시, TBM 굴착이 멈춘 지점에서 지반함몰 위험이 큰 것으로 나타났다. 서울시에서 발생된 지중매설관 손상으로 인한 지반함몰 사고를 종합하였을 때, 시공 시의 부주의, 노후화, 연약지반에서의 관의 부등침하 등이 지반함몰의 원인으로 나타났다. 터널 굴착 공사에 의한 지반함몰은 공사 시 발생되는 지하수, 토사의 이동에 대한 모니터링을 통해 대비할 수 있다. 지중매설관 손상으로 인한 지반함몰은 지중매설관의 생애주기 분석 및 유지관리 혹은 관 상부의 토압 분산 및 토압 지지력 증대를 통하여 대비할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1277-1285
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• 2015

H-pile과 목재 토류판을 사용하는 흙막이 공법은 오랜 기간 굴착공사에서 사용되어 온 공법이지만 H-pile 사이의 간격이 일정치 않아 규격화된 목재를 절단하거나 덧대기 공정이 추가되는 문제점이 있다. 또한, 시방규정상 3회 재사용을 위한 목재 회수시 안전사고의 위험이 따르게 되며 이러한 이유로 목재를 회수치 않고 지중에 매몰하여 여러 차례 방송매체의 지적을 받은 바 있다. 이 연구에서는 이상의 문제점을 보완하기 위하여 기존의 목재 토류판을 대신하여 강재 요소를 적용하는 방안을 제시하였다. 강재 흙막이 구조체는 자유 확폭과 개별 흙막이 구조체를 연결하는 커넥터를 통해 시공 편의성 및 재활용을 위한 회수가 가능한 것이 특징이다. 또한, 해체 시 커넥터를 통한 구조체간의 연결성으로 지중인력투입없이 해체가 가능하다. 이러한 흙막이 구조체의 강도특성을 분석하기 위해 UTM장비를 사용하여 휨 강성시험, 반복 사용의 능력을 확인하기위한 피로 강도시험, 그리고, 흙막이 구조체의 회수 시 연결부 구조체의 성능을 확인하기위한 인장 강도시험을 수행하였다. 또한, 장점으로 부각된 내용이 현장에서 실제 가능한지 여부를 확인하기 위한 현장시험과 다양한 지반조건에 따른 수치해석을 통해 현장 적용성을 평가하였다. 연구결과, 구조적 특성뿐만 아니라 설치 및 해체시의 시공 편의성이 매우 탁월한 것으로 나타났으며 향후 구조체의 재사용과 함께 시공 경제성 증진에도 크게 기여할 것으로 판단된다. 특히, 다단굴착시 굴착배면에 흙막이 구조체가 밀착되어 설치가 가능한 점은 기존 공법에서 지적되어 온 배면지반의 뒷채움 불량이 발생할 여지가 없어 시공 및 시공 후 시설물의 안전성 증진에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.183-198
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• 2021

토압식 쉴드 TBM 공법은 커터헤드 후면 챔버에 버력을 채워 막장 안정성을 확보하는 공법으로, 연속적인 굴착 및 지보를 통해 지반 변형을 억제하는 것으로 알려져 있다. 하지만 여전히 지반 조건, 터널 크기, 그리고 시공 조건에 의해 무시할 수 없는 지반 침하가 발생하는 실정이다. 따라서 지반침하 영향인자에 의한 침하 거동을 명확하게 이해하고 이를 기반으로 시공 중 발생 가능한 지반침하를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 토압식 쉴드 TBM 시공 시의 지반침하 주요 영향 인자들과 침하 발생 메커니즘이 반영된 해석 모델(analytical model)을 제시하였고, 시공 중 조절 가능한 인자들에 대한 매개변수 해석을 수치해석 기법을 통해 수행하였다. 수치해석 결과를 통해 시공 조건에 의한 침하 거동을 정량적으로 도출하였으며, 침하 해석 모델과의 연계를 통해 지반 조건에 따른 정성적인 경향성을 도시하였다. 본 연구 결과를 통해 토압식 쉴드 TBM 굴착에 의한 침하예측모델 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.245-255
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• 2001

기존 개탁식터널은 굴착경사와 관계없이 터널상부에는 되메움지반의 자중이 그리고, 터널벽체에는 정지토압이 작용하는 것으로 가정하여 설계되고 있다. 그러나 개착식터널에 실제 작용하는 토압은 개착규모에 따라 다르며 이에 따라 터널라이닝의 구조적거동 또한 다르게 나타난다. 본 연구에서는 수치해석적방법을 사용하여 굴착경사가 터널라이닝에 미치는 영향을 다음과 같이 조사하였다. 첫째로, 지반범용수치해석프로그램인 FLAC2D를 사용하여 개착공법으로 시공된 기존 터널의 변형거동을 모사할 수 있는 수치해석방법을 활용하여 현장의 계측결과와 비교하므로써 수치해석방법의 타당성을 검증하였고, 둘째로, 동일한 수치해석기법을 적용하여 굴착경사가 $30^{\circ}\;, 456{\circ},\; 60^{\circ},\; 75^{\circ}%인 개착식터널에 작용하는 토압 및 변위와 터널라이닝에 발생하는 단면력을 조사하였다. 수치해석에 사용된 개착식터널은 2차로 도로터널이며, 터널라이닝과 되메움지반 사이의 마찰력을 고려하기 위하여 접합면 요소를 사용하였다. 수치 해석결과, 되메움지반과 터널라이닝 및 굴착사면 사이의 마찰력에 의한 되메움지반 내부의 아칭현상으로 인하여 굴착 경사가 클수록 터널벽체에 상대적으로 작은 토압이 작용하였으며, 이에 따라 터널라이닝의 변형, 모멘트, 전단력이 증가하였음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.59-67
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• 2009

본 연구에서는 단독말뚝의 주변에서 실시되는 터널의 굴착이 지반 및 말뚝에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석에서는 말뚝과 주변지반 사이에 경계면요소를 이용하여 소성항복 발생조건을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 풍화토 및 풍화암에 시공된 터널과 말뚝의 상호거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 지반 경계면에서의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 분석하였다. 특히 터널의 굴착과 관련된 전단응력의 전이과정에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝-지반 경계면에서 상대변위의 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 된다. 말뚝 본체 대부분에서는 상향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.8), 말뚝선단부근에서는(Z/L=0.8-1.0) 하향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 인장력이 발생된다. 수치해석을 통해서 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.215-231
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• 2011

본 논문에서는 연직 불연속면을 포함하는 지반에서 얕은 심도 2-arch 터널 굴착에 따른 거동특성을 실험적으로 연구하였으며, 2-arch 터널 굴착에 따른 필러부 하중전이 특성을 관찰하였다. 연직 불연속면의 위치를 변화시키고, 2-arch터널 시공단계별로 모형실험을 수행하였다. 실험결과, 2-arch 터널 굴착에 따른 이완하중이 불연속면이 위치한 곳에 집중되었고, 불연속면에 차단되어 불연속면을 넘어서까지 하중이 전이되지는 않았다. 또한 인접한 터널의 하반을 굴착할 때보다 상반을 굴착할 때에 필러부와 지반변형에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.