• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.11-17
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• 2017

본 연구에서는 지반굴착공사로 인해 발생된 지반함몰 사례를 분석하고 지반함몰 발생 원인을 평가하였는데, 주요 원인으로는 지반조사의 불충분, 부정확한 지반정수, 가시설 보조공법 구조체의 결함, 보일링 및 히빙에 대한 대처 미흡, 시공시 과굴착 등으로 나타났다. 그리고 지반함몰 발생원인 분석을 통해 지반굴착공사 위험요소를 도출하였는데, 지반조사, 굴착공법 선정, 구조물 해석, 계측계획, 굴착공법 시공, 지하수위 변화, 계측 수행, 자연재해, 시공관리 등이 지반함몰을 예방하기 위해 고려해야할 위험요소로 도출되었다. 또한, 도출된 위험요소에 대한 중요도를 평가하고, 신뢰도를 높이기 위해 국내 전문가들을 대상으로 설문조사를 수행하였고, 카이제곱(${\chi}^2$) 검정 방법 통해 설문조사 응답자의 직업군, 업무종사기간, 업무현장종류 등과 설문조사결과가 유의한 수준인지에 대해 검정을 수행하였다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.135-148
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• 2021

굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류는 시공 과정에서 들어나는 인자들에 따라 평가 결과가 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 제안된 굴착 전 지반조사 결과를 활용한 지반함몰 위험등급 분류 방법을 현장상황을 고려하여 보정하는 방법을 제시하였다. 굴착 진행 중 지하수위는 차수공법의 적용 여부나 시공 상태에 따라 유출되는 정도가 시공 전 예측결과와 다르게 나타난다. 굴착 중 급격한 지하수위 하강은 압밀이나 압축 등의 체적 감소로 지반함몰을 유발하고 집중 호우 등에 의한 수위 상승은 굴착 저면의 히빙이나 보일링을 발생시켜 지반함몰 위험도를 높인다. 굴착 중 흙막이 벽체의 과도한 변위나 지반침하는 지반함몰의 원인이 될 수 있으며, 매설된 관로의 파손을 야기하여 지반함몰 위험도를 높인다. 본 연구에서는 굴착 중 지하수 변동 및 유출상태, 지반변위, 흙의 종류 등을 고려하여 지반함몰 영향인자를 재평가하는 방법을 제안하였다. 최종적으로 지반함몰 평가의 영향인자를 5개 카테고리의 12개 영향인자로 평가할 수 있도록 개선하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.239-248
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• 2020

터널 굴착 시 정확한 암반 분류는 적합한 지보패턴을 설치하는 데 도움을 준다. 암반의 분류를 위해 주로 RMR (Rock Mass Ration)과 Q값을 산정하여 수행되며, 페이스 매핑(face mapping)을 바탕으로 산정된다. 점보드릴 및 프로브드릴의 기계 데이터을 활용하거나 딥러닝을 활용한 굴착면 사진 분석 등의 방법이 암반등급 분류를 예측하기 위해 사용되고 있으나, 분석 시 오랜 시간이 소요되거나, 굴착면 전방의 암반등급을 파악할 수 없다는 점에서 한계를 갖는다. 본 연구에서는 순환인공신경망(Recurrent neural network, RNN)을 활용하여 굴착면 전방의 Q값을 예측하는 방법을 개발하였고 페이스 매핑으로부터 획득한 Q값과 비교/검증하였다. 4,600여개의 굴착면 데이터 중 70%를 학습에 활용하였고, 나머지 30%는 검증에 사용하였다. 학습의 횟수와 학습에 활용한 이전굴착면의 개수를 변경하여 학습을 수행하였다. 예측된 Q값과 실제 Q값의 유사도는 RMSE (root mean square error)를 기준으로 비교하였다. 현재 굴착면과 바로 직전의 굴착면의 Q값을 활용하여 600회 학습하여 예측한 Q값의 RMSE값이 가장 작은 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 학습에 사용한 데이터 값 등이 변화하는 경우 변화할 수 있으나 터널에서의 이전 지반상태가 앞으로의 지반상태에 영향을 미치는 시스템을 이해하고, 이를 통해 터널 굴착면 전방의 Q값의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1994년도 정기총회 및 제 11 회 학술발표회
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• pp.81-88
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• 1994

본 연구는 S시의 택지개발사업지역을 대상으로 암반굴착 작업을 위한 발파설계 기준의 마련과 효율적인 발파공법을 도출하기 위한 목적으로 수행되었다. 대상지역은 구획 정리사업이 본격화됨에 따라 풍화암을 포함한 리핑가능한 부분에 대한 절토작업이 거의 완료되고 리핑방법을 적용하기 어려운 암굴착을 위하여 화약발파를 이용한 암발파 작업이 요구되고 있으나 인접한 지역에 주요 구조물들과 micron/sec 단위의 허용수준을 요구하는 진동에 매우 민감한 시설물들이 있어 발파작업으로 인한 지반진동의 영향문제가 매우 심각한 지역이다. (중략)

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.27-32
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• 2018

제한된 토지의 효율적인 활용을 위해 과거로부터 지하공간 개발에 따라 수많은 지반굴착 공사가 이루어져 왔다. 지반굴착은 굴착면 주변지반의 응력변화와 변위를 수반함에 따라 굴착면의 안정성에 영향을 미치게 되어 지반거동에 대한 영향을 예측하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 영향 예측을 위한 방법으로 수치해석방법이 주로 이용되며, 최근 컴퓨터 성능 향상과 더불어 수치해석 프로그램의 발달로 매우 복잡한 문제도 적용이 가능해졌다. 그러나 일부 특수해석을 제외하고 대부분 해석모델을 산정 및 적용이 간편한 Mohr-Coulomb 해석모델을 적용함에 따라 굴착면 바닥부에서 실제보다 큰 변위가 발생하는 것으로 예측되어 필요 이상의 보강이 이루어지는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 지반굴착 과정을 모사하여 수치해석을 수행하였으며, 해석모델로 Mohr-Coulomb, Modified Mohr-Coulomb, Duncan-Chang, Hardening Soil 해석모델을 적용하여 그 결과를 비교분석하였다. 본 연구는 수치해석을 통한 지반굴착 문제해결 시 다양한 지반굴착 조건별로 적합한 해석모델 선정을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.83-96
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• 2016

흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하는 인접구조물의 안전성에 많은 영향을 미친다. 그러나 지반굴착에 따른 주변 지반의 침하는 예측하기가 쉽지 않고 굴착면으로부터 이격거리에 따른 침하량을 정량적으로 구하는 것은 더욱 어려운 일이다. 흙막이 벽체의 변형에 의한 지표침하는 수치해석(FEM)이나, 경험적 방법 Peck(1969)등으로 추정하고 있으나 주로 토사층을 대상으로 하고 있다. 본 연구에서는 토사층 하부에 암반층이 위치하는 복합지반을 굴착 할 때 암반층의 깊이와 절리경사에 따른 흙막이 벽체 배후지반의 지표침하를 대형모형실험(규격: $3m{\times}3m{\times}0.5m$)을 수행하여 측정하였다. 모형실험은 축척 1/14.5로 하고 10단계로 굴착을 하였다. 암반층 비율은 35%와 50%로 하였고 암반층의 절리경사를 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 하여 단계굴착하면서 흙막이 벽체 버팀대에 작용하는 토압(Lee 2014)과 흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하량을 측정하였다. 암반층비율과 암반층 절리경사가 증가하면 배후지반의 지표침하량도 증가하며 암반층 절리경사 $60^{\circ}$(J60)에서는 수평지반 굴착시에 비해 최대 17배 크게 발생하였다. 흙막이벽체 배후지반에서 최대 지표침하는 경험적 방법과 달리 흙막이 벽체로부터 굴착깊이의 17%~33%만큼 이격된 위치에서 가장 크게 발생하였다. 복합지반의 지표침하는 전반적으로 경험적 추정방법에 의한 지표침하량에 비해 작게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.229-234
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• 2002

현재 우리 나라의 각종 건설공사에 수반되는 암반 굴착작업은 아직까지 화약류에 의한 발파공법이 주를 이루고 있는 실정이다. 이는 발파공법이 다른 굴착방법에 비하여 경제성 및 작업 효율성 등에서 효과적이기 때문이다. 그러나, 도심지에서 발파작업은 작업에 수반되는 환경 공해적 요소인 소음, 진동, 암석의 비산 및 분진 등의 끊임없는 민원발생과 많은 피해가 발생되어 미진동 및 무진동 굴착방법이 대체공법으로 사용되고 있기는 하나 이들은 경제성 및 효율성이 낮아 궁극적인 해결책이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 백열광에 의해 유도된 열 응력 (인장 및 전단 응력)을 이용한 무진동, 무소음 암반 파쇄공법의 특성, 암석파쇄효과 및 경제성에 대하여 검토하였다. 본 연구에서 백열광에 의한 암반굴착방법은 500Kw의 전력소비로 $16ft{\times}16ft$정도의 터널단면을 하루에 약 90ft 굴진이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 본 굴착방법은 전기를 동력원으로 이용하기 때문에 화약발파에 의한 작업 중단이 필요 없으며 화이트라이트 유니트를 추가로 설치하면 굴착속도를 더욱 단축할 수 있게 된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.67-74
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• 2022

지반굴착시 지반안정성 검토를 위한 대상지역의 설정은 이론식 및 경험식 추정방법과 수치해석에 의한 방법으로 구분한다. 일반적으로 적용되는 이론식 및 경험적 추정 방법은 Peck(1969)의 곡선방법, Caspe(1966)의 방법 및 Clough 등(1990)의 방법이 있다. 수치해석에 의한 방법은 과업구간의 현황(지반조건이 가장 취약한 구간, 최대 굴착심도 구간, 주요 인접 구조물 위치 구간 등)을 종합적으로 고려하여 가장 취약한 단면에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 수행한 결과를 반영하였다. 본 논문에서는 위와 같은 이론식 및 경험식, 수치해석을 통해서 000선 복선전철 민간투자사업의 수직구 구간 및 터널 구간 굴착시 영향범위를 설정한 사례를 보여주고자 한다.