• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.43-51
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• 2009

본 연구에서는 해안인접지역에 위치하는 연약(해성)점성토지반에서 이루어지는 굴착공사의 조사, 설계 및 연약지반과 굴착공사 시공 중 계측관리를 통하여 수집된 연구지역의 실측데이터를 분석하여, 연약점성토에 사용되는 흙막이벽과 지지공법의 선정 및 적용성, 연약지반 압밀정도에 따른 굴착공사 진행 중 변위크기와 형태 등을 관찰하고 이를 수치해석 결과와 비교하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 연구대상지역의 기반시설 확충을 위한 연약지반 처리가 완료되지 않은 상태에서 굴착공사가 진행될 때 발생된 수평변위의 특성을 분석하였으며, 이를 수치해석에 의한 변위량과 정량적인 비교를 통하여 굴착 공사시 연약지반의 압밀도가 수평변위에 미치는 연관성을 규명하였다. 그 결과, 압밀이 완료된 후 굴착공사를 진행하는 경우가 압밀중인 구간에 비하여 평균적으로 60% 이하의 변위만 발생하는 것으로 분석되어졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.87-95
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• 2007

본 연구에서는 대심도 풍화대에 시공되는 2차로 도로터널을 기준으로 터널의 굴착방법과 지반보강그라우팅에 의한 지반변위 및 지반응력의 분석을 통하여 최적의 시공방안을 찾고자 하였다. 터널 직경은 약 12m를 적용하였으며, 상부 강관다단그라우팅 및 측벽 보강그라우팅을 적용하였다. 검토된 굴착방법은 링컷 굴착방법과 중벽분할 굴착방법이다. 터널 천단의 소성율과 연직응력비를 분석한 결과, 풍화대지반에 굴착되는 터널에서 토피고(H)가 터널직경(D)의 4배 이상일 경우(H>4D) 대심도 터널로 판단할 수 있었다. 해석결과 중벽분할 굴착방법이 링컷 굴착방법에 비하여 대심도 풍화대 NATM터널에서 안정성이 높은 굴착방법으로 판단할 수 있었다. 또한, 측벽 보강그라우팅 실시로 터널 내공변위 및 침하 발생을 억제할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.113-129
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• 1999

본 연구에서는 사질토 지반에서의 굴착단계별 연성 벽체의 거동분석을 수행하기 위해 흙막이벽의 모형실험을 실시하였다. 모형 흙막이벽 실험에서는 재료의 역학적 특성이 비교적 널리 알려진 주문진 표준사를 이용하여 상대밀도가 79%, 41%, 24%인 모형지반을 조성한 후 모형벽체의 연성지수를 변화시켜 각 굴착단계별로 배면지반과 연성 벽체의 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 벽체의 수평변위, 벽체의 배면에 작용하는 수평토압, 굴착으로 인한 배면지반의 침하량 및 침하영향거리, 벽체에 작용하는 앵커의 하중, 그리고 벽체에 작용하는 휨모멘트와 축력에 대해 굴착단계에 따라 살펴보고 이를 토대로 지반과 벽체의 거동특성을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.799-812
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• 2017

쉴드 TBM 터널에 대한 2차원 수치해석 시 기존 연구에서는 뒤채움재 및 실제적인 내공변위 분포를 적절히 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하고자 gap parameter 적용 시 굴착면에서 발생하는 실제적인 내공변위분포를 고려하고, 적정한 뒤채움재 물성치를 적용한 모델링 방법을 제시하였다. 이를 위해 단일층 풍화토 지반을 대상으로 gap parameter와 토피고가 굴착면의 지반손실량과 지표손실량으로 구성되는 체적손실량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 대부분의 지표침하가 굴착 직후에 발생하였으며, 토피고 및 gap parameter가 증가할수록 수치해석을 통해 얻은 지표침하곡선의 영향범위가 제안된 이론식보다 넓게 나타났다. 따라서 2차원 수치해석 시 쉴드 TBM 터널의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 하중분담률을 이용하여 gap parameter를 적용하고, 뒤채움재의 물성치도 적절히 고려해야 한다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.5-13
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• 2003

쏘일네일링 공법은 작업공간의 확보가 용이하고 네일길이가 어스앵커보다 비교적 짧아 도심지 지하굴착에 매우 이로운 장점이 있다. 이 공법이 도입된 이후 쏘일네일링 벽체의 거동에 관한 연구는 토조에 의한 모형실험과 이론적 연구가 진행되고 있지만 지반조건이 다층토로 구성된 현장에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 국내 다층토 지반에 시공된 쏘일네일링 현장에서 시공중 측정된 수평변위를 토대로 한 역해석적 방법에 의해 배면지반의 이완영역거리와 이완영역계수를 고찰하였다. 연구결과에 의하면 쏘일네일링 벽체 배면지반의 이완 영역거리는 최종굴착깊이의 증가에 따라 증가함을 보였으며, 그 비율은 최종굴착깊이의 94% 정도로 나타났다. 토사층과 암층이 혼합되어 있는 다층토 지반에서 토사층의 비율이 클수록 이완영역계수도 증가하였으나, 약 1.05값에서 수렴하는 경향을 나타냈다. 벽체 최대수평변위에 대한 지표면 최대수직변위와의 관계는 역해석결과에서 지표면 최대수직변위가 최대수평변위의 80%이하로 나타났으며, Caspe방법에 의한 지표면 최대수직변위는 최대수평변위의 150~280%의 범위로 나타나 역해석결과보다는 매우 큰 값을 나타내 Caspe방법이 매우 보수적임을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.543-561
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• 2020

본 논문은 터널 강지보 지지구조의 효과에 대한 연구 결과이다. 터널 굴착에 있어 상·하 반단면 굴착 공법은 상반굴착 후 지반이 불량한 경우, 강지보재의 지지력 부족으로 강지보재의 침하가 발생한다. 상반 굴착부에 설치된 강지보재 기초부가 하반을 굴착함에 따라 자체 하중, 측압 등 여러 영향으로 강지보재의 침하가 발생된다. 이로 인하여 터널 내공유지 곤란 및 안전성에 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 강지보재 지지구조체를 개발하였다. 이를 검증하기 위해 Terzaghi 이론식을 이용한 하중 및 하반 굴착으로 발생하는 ΔP를 구해 수치해석을 통한 구조검토 및 검증, 숏크리트 및 강지보재의 재료상사를 통한 축소모형 실험으로 지지구조체 유·무에 따른 거동특성을 분석하였다. 그 결과, 풍화토~연암 각 지반의 경우 토피고 10~40 m 구간에 대해 20.100~198.423 kN의 지지구조가 필요한 것으로 나타났다. 또한 축소모형 실험 결과 강지보재 지지구조체 설치 시 강지보재의 침하는 미설치시의 50% 수준으로 나타났다. 본 연구를 통하여 강지보재 지지구조체의 설치로 시공 시 발생하는 불확실성 및 여러 문제점을 보완할 수 있을 것으로 보여진다. 또한 강지보재 지지구조체 설치로 안정성, 경제성 및 공기 단축등과 같은 여러 효과로 적용성 또한 클 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.15-26
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• 2003

도심지에서 깊은굴착 및 근접굴착과 관련하여 흙막이 구조물의 설계와 시공에 있어서 주변지반 및 인접구조물의 안전성 확보를 위하여 신뢰할 만한 예측기술이 요구되고 있다. 깊은 굴착 및 근접굴착에서 흙막이 구조물의 지지체에 대한 사전재하의 적용이 연구되었고, 경제적인 효과가 있음은 알려져 왔으나 많은 연구자들에 의하여 완전히 이해되거나 인정될 만한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 흙막이 벽체의 수평변위를 억제하여 지반침하를 감소시키는 사전재하 적용의 효과에 대하여 연구를 수행하였고, 사질토지반에서 굴착주변지반의 변위 및 구조물의 손상을 예측하는 모형실험을 수행하였다. 본 연구의 수행결과는 사전재하하중 50%, 70%를 적용하였을 때, 20%의 벽체수평변위가 감소하였고, 지반침하 및 지중변위는 30%내지 40% 감소하였다. 또한 각 단계별 굴착시 사전재하하중에 따른 심도별 지중침하율 및 벽체에 작용하는 토압분포를 제시하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.20-27
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• 2006

중국 Three Gorges Project의 대수로사면 안정성은 설계와 시공측면에 있어 주요 관심사가 되었다. 사면 굴착으로 인한 제하과정에서 암반은 역학적으로 불안정한 상태에 놓인다. 본 논문은 FEM(2D-3D)를 이용하여 단층 암반 굴착으로 인한 암반사면의 안정성을 평가하였다. 해석결과 굴착 후 수로사면의 양측 수직벽과 분리울타리의 중간 상부에서 인장응력과 전단손상영역이 주로 발생하였다. 해석결과를 토대로 대규모 사면활동에 대한 안정성을 확인하였으나 시공단계에서 국부적 사면활동을 방지하기 위한 록볼트와 록앵커 등의 보강이 필요한 것으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.35-46
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• 2015

본 연구에서는 최근 국내에서 사용이 증가하고 있는 2열 자립식 흙막이 공법에 있어서 안정성에 영향을 미치는 주요 설계인자들을 분석하고 설계기준을 제안하기 위하여 현장적용 결과의 분석 및 3차원 유한차분 해석을 수행하였다. 지반특성에 따른 본 공법의 거동을 분석하기 위하여 사질토가 지배적인 현장과 점성토가 지배적인 2개의 현장에 적용을 수행하였으며, 굴착에 따른 흙막이 벽체의 수평변위 및 휨모멘트를 분석하였다. 3차원 유한차분 모델링 기법의 타당성을 검증하기 위하여 현장적용 결과와 비교 분석을 수행한 결과, 본 연구의 수치해석 모델링 기법은 본 공법의 굴착에 따른 거동을 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다. 또한 흙막이 벽체를 구성하는 전열말뚝(엄지말뚝) 및 후열말뚝(억지말뚝)의 간격(S), 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리(D), 굴착심도(H) 및 말뚝의 근입깊이(Z) 등, 본 공법의 주요 설계인자들의 영향 정도를 분석하기 위하여 다양한 경우의 3차원 유한차분 모델링 및 해석을 수행하였다. 그 결과, 굴착에 따라 발생하는 흙막이 벽체의 최대 수평변위는 전열말뚝 및 후열말뚝의 간격의 감소, 전열말뚝과 후열말뚝간의 거리의 증가 및 말뚝 근입심도의 증가에 따라 감소하였으며, 이러한 특징은 점성토 조건의 지반보다는 사질토 조건의 지반에서 보다 명확하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.