• 화약ㆍ발파
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• 제24권2호
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• pp.51-63
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• 2006

인도네시아 파시르 탄광에서는 전형적으로 일자유면 발파방법이 사용되고 있다. 일반적으로 이 방법은 노천에서 지표면을 유일한 자유면으로 한 발파법이므로 구속이 커서 화약의 에너지가 저항선의 파괴에 효율적으로 사용되지 못하고 발파의 부작용으로 간주되는 지반진동의 유발에 많이 소모된다. 현재 파시르 탄광에서는 모암의 제거를 위한 굴착발파에 이와 같은 일자유면 발파방법을 적용하고 있지만 이는 노천광산에서 일반적으로 적용되는 이자유면 발파인 계단식 발파에 비해 큰 지반진동을 유발할 가능성이 높다 더욱이 파시르 탄광의 경우 노천 채굴적의 양안이 연약사면으로 이루어진 곳이 많아 높은 지반진동 수준은 이들 사면의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다 또한, 진동문제와는 별도로 일자유면 발파는 저항선이 하나뿐이므로 암반파괴의 측면에서도 발파효율이 좋지 않다. 따라서 파시르 탄광에서 나타나고 있는 발파의 비효율성과 진동증가 문제를 개선할 목적으로 새로운 발파공법에 대한 연구가 착수되었으며, 이 연구의 일환으로 현행 발파공법에 대한 조사가 기 수행된 바 있다. 본 논문에서는 파시르 탄광에서 수행한 지반진동의 계측과정과 결과를 현행 발파공법과 함께 제시하고, 측정된 자료에 대한 통계처리를 통해 대상지역에서의 지반진동의 전파특성을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.187-194
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• 2010

산악터널과 달리 도심지 지하도로는 대부분 평야지대에 위치하고 충적층이 두껍게 분포하고 있으며 특히 터널 입 출구부는 병렬터널로 분기되는 지점인 동시에 하향굴착을 하는 관계로 터널 시 종점의 위치선정에 따라 공사비에 미치는 영향이 매우 크게 된다. 또한 병렬터널의 필라폭(PW)은 지하 보상비와 직결되기 때문에 병렬터널의 안정을 확보하면서 동시에 최소의 필라폭(PW)으로 터널을 계획하여야 한다. 국내 도로터널의 필라폭(PW)은 일반적으로 1.5D(D: 터널 최대폭)를 기준으로 하며 일부 터널의 경우 입 출구부 극히 한정된 구간에서만 1.5D(D : 터널 최대폭)이내의 필라폭을 적용한 사례가 있으나 보상비 문제가 아닌 선형계획측면에서 불가피하게 발생한 사례들이다. 본 논문은 NATM형식으로서 국내최초 도심지 지하도로 설계사례를 통해 선형 계획단계에서부터 지하 보상비 및 지반특성을 함께 고려하여 적정 필라폭을 설계한 사례를 소개하고 도심지 병렬터널의 적정 필라폭 결정방법에 대해 기술하였다. 적정 필라폭 결정은 설계 및 시공사례 분석과 수치해석을 통한 강도 감소법과 강도/응력비 방법을 이용하였으며 터널간 초근접으로 인해 필라의 안정성이 불량한 터널 입 출구부는 안정성 확보를 위한 보강방법을 제시하고 수치해석을 통해 안정성을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권7호
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• pp.23-33
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• 2015

본 연구는 차수가 요구되는 현장에 Sheet Pile을 적용하려고 하나 풍화암 등의 지반조건으로 인해 항타관입성의 제한이 있을 때 H-Pile로 보강된 Sheet Pile 흙막이 벽체를 적용하기 위한 수치해석 연구이다. Sheet Pile을 H-Pile로 보강한 S/H 복합파일의 거동을 규명하기 위하여 Sheet Pile의 규격 2종류와 H-Pile 3종류의 부재조건 변화, Sheet Pile과 H-Pile의 설치 근입심도 변화, H-Pile의 설치간격, 굴착조건 등을 변화시킨 101개의 경우에 대해 광범위한 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과, Sheet Pile SP-IIIA와 H-Pile H250, Sheet Pile SP-IV와 H-Pile H350의 조합에서 두 부재가 동시에 허용응력에 도달하거나 같은 응력비를 갖는 것으로 나타나 이 기성제품 조합이 효율적임을 알 수 있었으며, S/H 복합파일의 강성이 증가할수록 벽체의 수평변위가 감소하였고 S/H 복합파일 중 Sheet Pile의 근입심도가 안정성에 미치는 영향은 작은 것으로 나타나 Sheet Pile은 지지층 내 관입이 가능한 위치까지만 설치하여도 차수 및 벽체강성 증가의 목적을 달성할 수 있을 것으로 분석되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권3호
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• pp.15-23
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• 2021

통기 수갱은 지하공간 개발시 분진 또는 매연 등을 제거하기 위해 광산과 터널에서 사용되는 통로이다. 광산에서는 통기 수갱 개발을 위해 10~20m 구간의 크라운필라 영역을 1회의 장공발파로 굴착하는 공법이 적용 가능하다. 이 경우 천공오차를 파악하기 위해 장약공을 완전히 천공하였을 때 장약공 하부가 구속되지 않으며, 또한 이는 폭약 장약과 발파효율을 떨어트리는 문제를 발생시킨다. 이는 장약공 하부에 전색을 사용함으로 장약공 하부를 전색하여 폭약 장약의 문제를 해결하고 발파효율을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 ANSYS AUTODYN 2D SPH(Smooth particle hydrodynamics) 해석기법을 이용하여 장약공 직경(45, 76mm)과 다양한 전색장을 달리한 통기 수갱 발파 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 발파에 따른 하부의 대괴 사이즈, 저항선을 확인하여 최적의 하부전색장을 도출하였다. 해석 결과 하부전색장 30cm 이하의 경우 발파효율이 저하되며, 발파효율을 높이기 위해서 30cm 이상의 전색장을 적용하여야 함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.692-705
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• 2018

발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 이용하여 터널 심발공 주변에 인공 자유면을 형성하고 이를 통해 파쇄도를 향상시키며 동시에 발파 진동을 저감시키는 기술이 개발되어 오고 있다. 본 연구에서는, 실규모 발파 실험 및 3D-DFPA 해석 기법을 통해 인공 자유면의 구조조건에 따른 진동저감 및 발파 효과에 대한 고찰을 수행하였으며, 이에 더불어 인공 자유면 발파에서의 효율적 설계를 위한 경험적 기준을 제안하였다. 분석 결과, 인공 슬롯 자유면은 홉킨슨 효과에 의한 스폴파괴 유발 및 충격진동의 전파경로 차단 등 발파 진동 저감을 야기하는 것으로 판단되었으며, 인공 자유면이 존재하는 경우, 존재하지 않는 경우에 비해 파쇄체적 및 파쇄효율이 모두 증가하는 경향을 보였다. 이는 인공 자유면이 실제 자유면과 동일한 역할을 수행함에 따라 최소저항선의 감소효과를 야기하는 것으로 판단되었으며, 실험 결과를 토대로 발파 공경 및 최소저항선에 대한 발파 파쇄체적의 상관관계를 도출 및 경험적 설계 기준을 제안하였다. 결론적으로, 인공 자유면 발파를 수행 시 발파 공경 대 최소저항선의 비가 약 5에서 8사이의 값을 갖도록 설계하는 것이 가장 이상적인 표준발파 조건에서의 파쇄효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.363-375
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• 2019

복층터널은 도심지에서 대심도로 시공되는 특성이 있으므로 복층터널용 수직구는 급기 및 배기구, 대피통로 계단, 엘리베이터, 배전시설, 접속터널 등의 설치공간의 확보가 필요하다. 또한 복층터널용 수직구는 도심지에 시공되는 특성상 공사영향 최소화를 위하여 터널굴착 완료 후 수직구 내부 콘크리트 구조물의 급속시공이 필요하다. 따라서 수직구 내부 슬래브 및 계단용 콘크리트 시공의 프리캐스트화가 필요하며 이러한 수직구 내부 프리캐스트 구조물 지지를 위한 브래킷의 급속시공기술이 필요하다. 브래킷 형태 사례조사 결과 현장타설 방식, 프리캐스트 방식, 철재브래킷 방식 등이 있는데 본 연구에서는 시공속도 향상을 고려하여 경제성이 양호하고 시공성이 우수한 철재브래킷을 개선한 새로운 브래킷에 대하여, 직선형 매립 앵커볼트와 꺾임형 매립 앵커볼트에 대한 구조성능시험결과 소요하중 지지능력을 확보하는 것을 확인하였고 꺾임형 매립 앵커볼트의 하중지지능력이 보다 큰 것을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.5-12
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• 2011

터널의 지보패턴 선정 시 지표지질조사, 시추조사, 물리탐사 및 실내암석 시험 등의 결과로부터 암질을 파악하고 암반분류법, 국내 외 시공사례, 수치해석 등을 종합적으로 고려하여 암반등급을 구분하고 등급별 굴착공법 및 표준지보패턴을 설계하게 된다. 개정된 터널설계기준에 의하면 터널 설계를 위한 암반등급은 RMR을 바탕으로 등급별로 구분할 것을 권장하고 있으며, 필요할 경우 보다 세분화된 등급구분과 Q분류법 적용을 허용하는 등 탄력적인 기준을 제시하고 있다. 또한, 터널건설 시 구조물과 지반의 거동에 영향을 미치는 인자는 주로 지반자체의 특성, 지하수, 그리고 구조물 재료의 특성 등 불확실한 요소들이 주요 인자들이므로 터널 설계 시 지보패턴의 적정성 검증은 반드시 수반되어야 하며, 오늘날 이러한 검증방법 역시 다양화되고 전문화 되어가는 실정이다. 본 연구에서는 임하댐 비상여수로 터널에 대해 RMR과 Q값에 의한 지보패턴의 선정의 적정성을 경험적 방법 및 수치해석을 통한 분석과 현장 실측자료와의 비교 분석을 시행하여 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.129-151
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• 2022

본 연구에서는 기초판으로 연결된 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접 통과할 경우 이로 인해 발생하는 말뚝의 거동을 파악하기 위하여 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강을 조건별로 고려하여 수치해석을 수행함으로써 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널 굴착으로 발생하는 말뚝의 침하, 축력, 전단응력 및 상대변위를 고찰하였으며, 추가적으로 IoT 플랫폼 예비 설계 가이드라인을 제시하였다. 지반보강을 고려하지 않으며 터널로부터 이격거리가 가장 가까운 말뚝은 지반보강을 가장 크게 고려하고 터널로부터 이격거리가 가장 멀리 존재한 말뚝에 비해 말뚝두부의 침하가 약 70% 크게 발생하였다. 또한, 말뚝 품질관리 요소 데이터는 수집 및 정제과정을 통해 다양한 형태의 API (Application Programming Interface)로 제공되었으며, 각 데이터 플로우 프로세스를 정의하여 데이터가 생성되는 시점에 따라 적합한 API를 제공하는 것이 중요한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통하여 기초판으로 연결된 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요 인자를 보강조건에 따라 심도 있게 고찰하고, 말뚝의 품질관리 IoT 플랫폼을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.9-23
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• 2023

본 연구에서는 연직교반혼합처리공법으로 시공되는 원지반 시멘트고화처리 연속벽체 방식의 자립식 흙막이 공법의 국내·외 설계법을 조사하고, 다양한 배수 및 시공 조건을 고려한 수치해석 결과와 비교 분석하여 각 설계법 및 해석법의 특징 등을 제시하였다. 본 연구 결과 동일한 설계조건에 대해 방법 1(전응력 해석)의 경우 가장 높은 안정성을 평가하는 것으로 나타났고, 개량체 내부에서 발생되는 응력의 경우 방법 2와 방법 3(유효응력 해석)이 유사한 결과를 도출하였다. 그리고 수치해석 시 적용한 토질 및 배수 조건에 따라 최종 흙막이 벽체의 내부응력과 수평변위가 영향을 받았다. 또한, 본 연구에서는 수치해석 등으로 검증을 병행하는 설계에서는 이론토압을 적용하는 방법 1, 수치해석적 검증을 생략하는 일반적인 설계에서는 보수적인 결과를 제공하는 방법 2 또는 방법 3, 수치해석만으로 설계하는 경우 굴착면에서의 인장응력과 개량체 선단과 원지반간의 경계면 응력 등을 고려할 것을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.197-208
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• 2022

암반층이 얕은 깊이에서 출현하는 국내 지층 조건과 지하 공간의 활용도 증가로 인해서, 발파에 의한 굴착은 여전히 이용되고 있다. 발파 천공 이후에 존재하는 물이 있는 조건에서 실시되는 표준 발파는 폭굉압력 감소, 일정 장약량 사용, 디커플링과 같은 기술적인 어려움이 있다. 하지만, 기존의 표준 발파 공법을 대체할 만한 공법이 없는 실정이다. 본 논문에서는 건공화 펌프 시스템을 이용하여, 천공 내부에 존재하는 물을 제거하는 건공화 ANFO (Ammonium Nitrate Fuel Oil) 발파와 발파 성능의 비교를 위해서 추가적으로 표준 발파를 수행하였다. 각각의 발파 공법에서 계측된 진동 속도 데이터들과 환산거리의 함수로 이루어진 경험적인 발파진동 추정식을 이용하여, 최소제곱법에 의한 선형회귀분석을 실시하고, 궁극적으로 발파 성능을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 건공화 ANFO 발파에서 진동 감쇠가 더 크게 발생하고, 암반 파쇄에 더 많은 에너지를 소비하여, 더 가까운 거리에서 진동 허용 기준을 만족하는 진동 속도를 보였다. 또한, 표준 발파의 발파 진동 영향권이 건공화 ANFO 발파보다 더 멀리 있고, 발파 패턴의 범위가 더 넓은 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행된 현장 발파 실험 결과로부터, 건공화 ANFO 발파 공법의 발파 성능이 효율적임을 확인하였다.