• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.589-604
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• 2021

워터젯 암반 굴착공법은 물과 연마재만을 사용하는 친환경 및 비접촉식 굴착방법으로 다양한 장점을 가지고 있다. 최근에는 기존 천공 공법의 문제점을 보완하고 분진 방지, 소음 저하 등의 이유로 워터젯 공법의 활용이 증가하고 있다. 워터젯 굴착효율을 증대시키기 위해서는 복수의 노즐을 운용하는 것이 유리하다. 복수의 노즐을 사용할 경우, 노즐 운용방법에 따른 굴착성능과 형상을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 노즐각, 노즐 간 수평거리, 이격거리를 노즐 운용변수로 정의하고 굴착성능과 형상을 분석하였다. 실험결과, 노즐각과 이격거리가 증가할 때 굴착깊이는 감소하였고 유효 굴착깊이는 증가하는 경향을 보였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 노즐 삽입에 필요한 굴착형상 기준을 제안하고 기준에 따른 최적 노즐 운용변수를 도출하였다. 본 연구결과는 향후 암반 천공용 다중 워터젯 노즐 개발 시 유용한 기초연구로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.31-40
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• 2008

탄소성구성방정식을 적용한 유한요소법을 이용하여 흙막이벽의 변형형상에 따른 배면지반의 변형거동을 예측하였다. 굴착배면 지반의 변형형상은 흙막이벽 부근에서는 흙막이벽 변형형상과 유사하게 나타나지만 흙막이벽으로부터 멀어질수록 켄틸레버 형상으로 변한다. 그리고 흙막이벽의 상부변형을 억제시키면 배면지반의 변형(침하량, 측방이동량)을 감소시킬 수 있다. 또한, 굴착에 따른 흙막이벽의 변형형상은 굴착배면지반의 소성파괴영역 및 안전율 저하영역에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.27-36
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• 2008

3차원 수치해석에 의해 굴착면적비(L/B)인 굴착 폭 B와 굴착면의 길이 L의 변화에 따른 흙막이벽체의 변위를 비교하여 지반굴착의 기하학적 형상의 차이와 관련된 영향성을 분석하였다. 흙막이벽체의 변위는 동일한 굴착 폭을 기준으로 굴착면의 길이 L이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타나며, 굴착단면치 중앙부에서 미장부재가 폐합되는 가설구조체계가 형성되는 모서리부로 갈수록 흙막이벽체와 띠장력재의 폐합에 치한 구속효과의 영향으로 인하여 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 흙막이벽체의 변형해석을 굴착평면의 형상을 고려하지 못하는 2차원 수치해석과 굴착평면의 형상을 고려할 수 있는 3차원 수치해석에 영향을 미치는 인자들 중 굴착면적비와 지반변형계수를 고려하여, 두 해석이 일치하는 상관관계를 흙막이벽체의 최대변위를 기준으로 2차원 수치해석 결과로부터 3차원 수치해석 결과가 도출할 수 있는 관계식을 제안하여 현장계측결과와 비교 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.175-184
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• 2002

일반적으로 터널 굴착시 지보재의 설치시기에 대한 예측을 위하여서는 지반반응곡선 (Ground reaction curve)을 활용하고 있다. 이 지반반응곡선은 굴착에 따른 지반의 변위 특성을 나타내며, 일반적으로 원형단면이고 등방상태 (K = 1.0)로 가정하여 단순화시킨 Closed Form Solution을 통해서 구해진다. 그러나, 원형단면이 아니고, 비등방 응력상태인 실질적인 현장조건을 고려해 본다면, 이 지반반응특성 예측식을 현장조건에 적용함에 있어서 어떠한 한계점을 갖는지에 대하여 규명할 필요가 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 굴착단면 형상에 따른 측벽에서의 초기탄성변위 및 임계지보압의 변화 특성에 대하여 연구하였다. 터널굴착 형상은 단면의 높이 (b)와 폭 (a)의 비, 즉 굴착형상 계수 S (=b/a)값이 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 변화하도록 하였으며, 각각의 굴착형상마다 초기등방응력을 5~30 MPa사이에서 변화시켜가면서 수치해석을 통해 지반반응곡선을 얻었다. 수치해석을 통해 얻어진 측벽에서의 지반반응곡선을 분석하여 그에 따른 특성을 제시하였다. 검토결과 지반의 자립성을 평가하는데 있어서 Closed form solution의 사용에는 한계가 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.261-277
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• 1999

고랑형태로 좁게 굴착된 되메움 공간에 대한 수평 및 연직 토압은 굴착면과 되메움 흙과의 벽면마찰 및 고랑식 되메움공간의 형상에 따라 그 영향을 받는다. 본 연구에서는 대칭수직 굴착면에 대한 Handy의 제안식 및 대칭경사굴착면에 대한 Kellogg의 식을 수정하여 비대칭 굴착형상의 되메움 공간에 대한 수정식과 최소주응력아치 형태를 나타내어 보였다. 수정된 식은 모형토조 실험결과와 비교하였을 때 되메움 토압의 크기, 분포 등 그 경향이 매우 유사하였으며 비대칭으로 경사진 공간에서의 되메움 토압이 대칭적으로 수직하게 굴착된 공간에서의 토압보다 2배 이상의 큰 크기와 현저한 아칭현상의 저하를 보였다. 본 연구와 유사한 현장의 구조물에 미치는 토압을 산정할 때 되메움 공간의 형상 및 크기 등을 고려한 토압산정식이 적용되어져야 할 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.60-66
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• 2021

광물자원의 개발 적합성을 가늠하기 위하여 굴착 장비로 지반 굴착을 통하여 코어를 채취한다. 코어를 채취하기 위해서는 시추장비의 가장 앞부분에 굴착을 위한 비트를 설치하여 직접지반을 굴착한다. 굴착을 진행 중에 드릴 비트는 지반과 직적접인 마찰로 인하여 국부에 응력을 받게 된다. 또한 마찰로 인하여 드릴 비트의 파손이 발생할 수 있기 때문에 지반의 조건에 따라 적합한 비트의 사용이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 시추장비에 일반적으로 사용되는 세립비트를 기준으로 현재 개발 되어있는 비트의 모델을 이용하여 각각 이종재료와 동종재료의 보강재를 삽입한 새로운 비트 모델의 형상 및 재질을 비교·분석하였다. 그리고 세립비트의 형상을 각각의 형태로 모델링하여 절삭에 필요한 경도 및 항절력을 이론적 수식을 이용하여 계산하여 적합성을 확인하였다. 또한 기존의 모델과 새로운 형태의 설계모델을 Amsys Program을 이용하여 FEM해석을 실시하여 응력과 변형률을 계산한 결과, 응력이 1.92E+7Pa, 변형율 9.6E-5m/m인 응력과 변형율이 최소화된 새로운 모델을 설계하였고 그에 따른 세립비트 형상 및 구조의 최적화 설계를 진행하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권5호
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• pp.27-40
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• 1996

박스 구조들은 상.하수도관, 통신 및 전기선로, 도로, 철도 등을 위한 여러가지 목적으로 오래 전부터 많이 사용되어 왔다. 도심지에서는 대부분 지반을 굴착하여 박스 구조물을 설치한 후에 되채움하는 과정을 거친다. 그러나 박스에 작용하는 토압을 위한 기존의 설계법에서는 굴착(또는 되채움)되는 단면의 형상을 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 매설박스 설계시 굴착되는 단면형상을 고려할 수 있는 새로운 토압이론식을 제안하였다. 이 이론식에 의한 수평토압은 유한요소해석 결과와 비교적 좋은 일치를 보여 주었으나, 기존설계법에 의한 토압은 상당히 과대평가되었다. 박스의 상단면에 작용하는 연직응력의 이론값은 기존 설계법 및 유한요소해석 결과와 거의 유사하였다. 그러나 박스의 바닥면에 작용하는 반발응력은 기초지반의 탄성계수에 따라 크게 좌우되므로, 새로운 이론식은 기초지반이 느슨한 모래인 경우를 제외하면 직접 적용이 어려웠다. 한편, 유한요소해석에 의하면 박스에 작용하는 수평토압은 굴착면의 경사와 굴착저면의 폭에 따라 크게 좌우되었다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.83-97
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• 2018

터널은 도로, 철도, 지하철과 같은 교통의 통로이자 수로, 전력구, 비축기지와 같은 특수목적을 위해 널리 활용되고 있으며, 터널의 사용 목적, 주변 지반조건 및 경제성에 따라 다양한 터널 형상으로 시공되고 있다. 이에 대해 기존 터널과 주변지반 및 구조물에 관한 연구는 꾸준하게 발표되었으나 단일 형상에 대해 터널굴착 시 주변 지반과 구조물의 거동을 분석한 연구들이 대다수이다. 터널의 붕괴사고는 지상 구조물의 붕괴사고 보다 막대한 인적, 물적 손실을 가져오기 때문에 터널 굴착 및 주변지반의 거동을 관측하고 분석하는 작업은 매우 중요하며, 단일 형상이 아닌 다양한 터널 형상에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 trapdoor장치를 이용한 실내 모형시험을 통해 군말뚝 하부에 터널 정거장 굴착 시 주변지반의 거동을 측정하였다. 이때 터널 정거장 형상의 단면을 arch와 box 형태로 제작하였으며, 각 터널 정거장 형상 별 0.1B, 0.25B, 0.4B로 터널과 군말뚝 간 이격거리를 다르게 하여 다양한 조건에서의 지반거동을 분석하였다. 또한, 근거리 사진계측 및 이미지프로세싱 기법을 통해 지반의 거동을 관측하였으며, 유한요소 수치해석을 통해 실내 모형시험, 근거리 사진계측의 결과와 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.622-640
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• 2009

원유 비축기지 저장공동과 같이 상하로 긴 형상의 대규모 공동에서 횡방향의 지압이 과도하게 작용하면 천정부의 응력집중과 측벽의 암반 변위가 과도하게 발생하여 저장공동의 불안정 요인이 된다. 특히 지압의 절대 크기가 암반 강도의 일정 비율 이상이 되면 응력 집중에 의한 암반의 취성 파괴를 유발하고, 이러한 현상은 터널 굴착 시 발생하는 파괴음(popping)과, 굴착면에 평행한 형태로 암편이 탈락하는 취성파괴(spalling) 현상을 동반한다. 이 글에서는 대규모 지하저장공동 굴착시 실제 발생한 과지압으로 인한 문제 사례에 대해 소개한다. 저장공동 굴착시 관찰된 암편 및 숏크리트 탈락과 균열 발생 현상을 관찰하고 암반 계측결과 분석을 통해 과지압의 현상을 진단하였다. 과지압 구간의 현재 상태 및 원안 설계안에 대해 연속체 및 불연속체 안정성 해석을 실시하여 문제의 심각성을 평가하였다. 이를 통해 굴착 형상 변경 및 특수 보강 방안을 제안하였으며 제안된 안의 보강효과에 대한 수치해석 평가 결과를 재검토 하였다. 이들 결과를 종합하여 과지압구간 보강안을 도출하였으며 상시 안정성 감시 대책으로 현장 암반의 미소파괴음 계측 방안을 제시하였다.