• 터널과지하공간
• /
• 제34권5호
• /
• pp.599-618
• /
• 2024

본 연구는 마이크로파 조사가 현무암의 물성에 미치는 영향을 분석하여 달 표면 및 심부 굴착을 위한 효율적인 기술적 가능성을 탐구했다. 실험을 통해 마이크로파 조사 시간에 따른 현무암 시험편의 P파 속도, Leeb 경도, Schmidt 해머 반발 경도, 세르샤 마모 지수, 일축압축강도, 탄성계수, 온도변화를 측정하였다. 연구 결과, 마이크로파 조사는 현무암의 미세균열을 발생시키고 물리적 강도를 감소시켰다. 특히 5분간의 마이크로파 조사 후 일축압축강도와 탄성계수가 크게 감소하였으며, 조사 시간 증가에 따라 P파 속도가 현저히 감소하여 암석 내부의 구조적 약화를 확인하였다. 이는 암석 내부로 침투한 마이크로파의 열응력 유발 및 광물 간 열팽창 차이로 인한 균열 확장이 주된 원인으로 분석된다. 본 연구는 달 환경과 유사한 조건에서 마이크로파 조사의 암석 약화 효과를 확인하여, 달 표면 및 심부 굴착 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제15권1호
• /
• pp.22-27
• /
• 2005

본보는 1998년 노르웨이 토질암반공학협회에서 일회 발간한 Norwegian TBM Tunnelling 전문지에 수록된 논문을 소개하는 기술보고서이다. 노르웨이 중부 Meraker 지방에 새로운 수력발전사업이 진행되어, 발전소 및 터널, 댐이 건설되었다. 단면적이 $7\;m^2$부터 $32\;m^2$ 까지 다양한 형태의 터널들이 비교적 경암층에 굴착되었으며 이의 총 연장은 44 km에 달한다. 이 가운데 직경 3.5 m의 터널 10 km가 HP TBM으로 12개월 만에 굴착되었다. 이 터널에서 TBM의 굴착과 장비선정 외에도, 기획, 운영 및 조직 등이 특별한 관심을 끌고 있다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2002년도 춘계학술발표회 논문집
• /
• pp.19-26
• /
• 2002

서울시에 건설될 새로운 내부 남부순한 도로는 제2 성산대교와 서쪽의 주요 고속화 도로를 연결하는 초고속 도로망을 구축할 것이다. 노선연장은 지하구조물 10.4km를 포함하여 총 34.8km에 달한다. 도로망이 완성되면 수도 서울 중심가의 심한 교통체증은 상당부분 완화 될 것이다. 공사비 7000억원에 이르는 대규모의 서울 남부순환 도로는 3차선 병렬터널 3개 공구를 포함하는 것으로 계획되어졌다. 이들 터널은 3차선, 일방향, 병렬터널로서 계곡부를 관통하며 굴착공법은 대부분 발파공법으로 계획되어져 있다. 가장 긴 관악터널은 지질조건이 복잡하며 따라서, 이런 지반에 적용성이 좋은 발파공법에 의한 굴착으로 계획되어졌다. 특히, 갱구부는 지질상태가 매우 불량하여 풍화암 자연상태로 설계하는 것이 불가능하였다. 설계자들은 터널 화재와 교통사고 등과 같은 터널내에서의 긴급상황에 대한 최적의 대책 수립에 중점을 두어야만 했다. 관악 터널 상부에 위치한 수로관을 통과하는 방법을 찾는 것이 당면 최대 관건이었다. 또한, 갱구부 주변지역의 환경을 보존하고 현장의 자연적인 아름다움 을 유지하기 위하여 굴착량을 최소화하는 공법선정이 중요하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.419-425
• /
• 2009

최근에 저토피 및 터널 갱구부에 반개착식 공법을 적용하여 구조적인 안전성과 자연친화성을 높인 사례가 증가하고 있다. 반개착식 공법은 저토피구판에시 원지반을 터널 천단아치에 해당하는 기초까지만 굴착하고 아치형 구조달을 설치하여 복토한 후에 터널하반을 굴착하여 기존 개착공법에서 발생되는 지반 과다절취에 따른 대절토 비탈면 발생과 굴착면 보강에 따른 고비용과 불안정성 증대 문제를 해결할 수 있는 공법이다. 본 논문에서는 저토피 구간에서 반개착식으로 굴착한 Braced Rib Arch의 거동에 대하여 연구하였다. 아치형구조물의 Rib Arch는 지간이 1.8 m인 아치형 강재를 간격재는 목재를 사용하였으며 1:10의 축척으로 4.0 m(폭)$\times$3.3 m(높이)$\times$4.0 m(연장)의 크기를 가진 대형토조에서 실험을 수행하였다. 모형실험결과 아치형 구조물에 작용하는 성토하중은 기존 개착터널에서 사용하는 하부구조물의 폭에 해당하는 상부토체의 크기보다 작은 것으로 나타났다.

• 지반과기술
• /
• 제10권4호
• /
• pp.20-31
• /
• 2013

본 터널 붕락 사례 연구를 종합적으로 분석해 볼때, 시공 공정 중에 발생 가능한 붕괴 및 붕락은 앞서와 같이 과거의 여러 사례들을 토대로 분석함으로서 예측 할 수 있지만, 시공 외적인 요인에 대해서는 사실상 조사, 설계, 시공 중의 오류에 의해 발생되는 것이기 때문에 파악하기 어렵다. 본 터널 붕락사례를 통해 원인을 분석 정리 하면 다음과 같다. (1) 불규칙한 지반구조적 원인 대부분의 터널 붕락을 일으키는 불규칙한 지반구조는 과거 지반구조의 침식 또는 대규모 지반운동 등 지반구조의 급속한 변화에 기인한 것이다. 터널 시공전에 면밀한 사전 지반조사와 선진 보오링 등으로 정확한 지반구조를 파악한다면 이로 인한 터널 붕락은 최소화 시킬수 있다. (2) 기획과 설계단계에서의 오류 충분치 못한 지반조사에 의한 설계 및 부적절한 시공자재 사용등으로 터널 붕락이 발생 될수 있다. 터널 굴착 주변 지반조건과 이러한 지반조건에 적합한 터널 굴착 및 보강공법 등이 터널 설계시 심도있게 검토되어야 할 가장 중요한 요소이다. (3) 시공 및 관리에서의 오류 경험이 부족한 터널기술자의 현장 감독과 현장에서 수집되는 각종 계측자료의 신뢰성 부족과 결과의 재적용 미흡으로 효율적인 계측 및 지반정보를 활용한 정밀 시공이 이루어지지 않는 것도 터널 붕락의 중요한 요인으로 분석되었다. (4) 현장관리 조사서의 표준화 부족 터널굴착공사중 붕락이 발생된 현장의 막장조사결과를 보면 조사자가 임의로 표시를 하여 각 터널별 막장조사결과가 매우 상이할 뿐만 아니라 각 터널별로 기재방법, 양식이 달라서 실제 원인분석에 활용하기가 어려운 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
• /
• pp.629-638
• /
• 2005

본 연구대상 사면은 연장이 300m이고 최대 사면높이가 80m에 달하는 대절토 사면으로 서 총 11 소단으로 이루어져 있으며, 전 사면에 걸쳐 Soil Nail 공법으로 보강이 되어있다. 사면 상단부에 설치된 2개의 경사계를 이용하여 주기적으로 사면의 수평방향 변위 계측을 실시하던 중, 사면 하부의 소단 굴착과정에서 상대적으로 급격한 사변경사 방향의 수평변위가 발생한 것을 확인하였다. 본 연구에서는 사면의 수평방향 변위 계측결과 분석 및 대상 사면에 대한 수치해석을 통하여 사면의 안정성 여부를 판단하고자 하였으며, 굴착단계별 수평방향 변위량 및 변위 양상을 분석함으로써 급격히 증가한 변위의 원인을 파악하였다. 수치해석을 통해 나타난 사면 굴착 단계에 따른 사면 토체의 소성영역을 도시한 결과, 사면 전체에 걸쳐 대규모 파괴면이 나타났으며 파괴활동면이 Soil Nail 로 보강된 영역의 바깥쪽에 위치하여 사면 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 할 것으로 판단되었다. 또한 보다 자세한 원인 규명을 위한 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하였으며, 하부에 풍화가 심하고 절리 및 균열이 심한 파쇄구간이 분포하고 있음이 확인되었다. 연구 대상 사면의 변위 계측 결과, 수치해석 결과, 확인 시추 조사 결과 및 예상되는 사면 활동의 규모 등을 고려할 때 사변의 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 하며, 본 사면은 억지말뚝과 Ahchor 공법 적용이 가장 적절할 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제4권4호
• /
• pp.277-286
• /
• 2002

터널을 설계함에 있어서 굴착방법이나 지보패턴을 결정할 때 어려움을 겪는 주된 요인은 현지 지반에 작용하는 응력조건 및 암반상태를 정확히 파악하는데 한계가 있기 때문이다. 현장 장비의 제약, 터널을 굴착 위치까지 접근성이 난이함 등의 기술적인 제약뿐만 아니라 최근에는 민원이나 각종 인허가 등으로 더욱 많은 제약요건이 존재한다. 그럼에도 불구하고 최근들어 대안설계나 턴키설계를 통하여 직접적인 시추에 의존하지 않더라도 미지의 산악터널구간에 대한 지반정보를 획득할 수 있는 고급화된 물리탐사기술이 눈부시게 발전하는 추세이며 이를 통하여 터널굴착구간의 암반에 대한 직 간접적인 지반정보를 입수할 수 있다. 인공신경망 (ANN)의 장점은 이러한 적은 양의 지반정보와 생물학적인 로직화 과정을 통하여 입력변수에 대한 보다 신뢰성있는 결과를 제공하여 준다는 것이다. 본 연구에서는 미지의 터널굴착구간에 대한 예비 지반정보를 입력항목으로 하여 인공신경망의 오류역전파 학습알고리즘기법에 의하여 학습된 패턴을 가지고 미지의 터널굴착구간에 대한 예비 암반분류 (RMR)를 수행하는데 그 목적을 두었다. 이를 위하여 연장 4km에 달하는 ${\triangle}{\triangle}$터널현장에 대한 인공신경망 모형적용시 입력자료에 대한 적정성을 사전 평가하였고, 그 이후에 물리탐사자료를 입력변수로 활용하여 미지의 터널구간에 대한 RMR을 예측하였다. 그 결과 자료의 일치성이나 예측 RMR에 대한 신뢰도가 높은 것으로 나타났으며, 향후에는 학습효과를 높이기 위한 입력변수의 민감도 분석 (sensitivity analysis)수행 및 모델과정에서 노출된 몇가지 문제점 보완등을 통하여 설계에 적극적으로 활용하고자 한다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2001년도 추계공동학술발표회 논문집
• /
• pp.25-36
• /
• 2001

록볼트의 작용효과는 지반이 굴착되어 안정화되는 초기 1달간이 가장 중요하고 품질관리 문제는 지반조건에 따라 부식에 대한 문제가 있으나, 기존의 전면접착형 록볼트의 경우도 작업여건상 그 확실성은 떨어지는 것이 현실이다. 또한 작업이 시간소모가 크고, 볼트의 지지효과도 충진재가 고결되어야 발효되는 약점을 갖고 있어, 일본, 말레이시아, 유럽 등에서 전면 마찰형 즉시 지보기능이 가능한 Swellex Bolt를 영구지보재로 사용하고 있는 경향이 있다. 기존의 전면 접착형 SN Bolt(이형철근)로써 Grouting 몰탈볼트와 Cem Bolt로 설계된 장대·대단면 도로터널 지보재를 현대식 Swellex Bolt로 대체 설계변경이 가능한 것인지에 대하여 볼트의 지지력 시험(Pullout Test), 볼트재질의 내구성 연구 및 설계변경에 따른 수치해석 등을 실시하여, 볼트로써 지지력을 확인하고, 재질의 안전성을 조사한 후 시공 사이클 타임을 줄이며, 견고하고 시공성이 우수한 Swellex Bolt로의 설계변경을 제안하게 되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권4D호
• /
• pp.555-561
• /
• 2009

굴착된 터널 형상 재현에서 단면의 종단 데이터는 터널의 유지를 위해서는 아주 중요하다. 터널이 완성되기전에 설계된 모델을 고려한 완성된 터널의 변형이 고려되어져야 한다. 그리고 변형은 터널 단면 전체를 따라 연속적으로 나타날 수 있다. 본 연구에서는 먼저 수학적 분석으로 접근하였고, 그것을 관측된 터널단면 데이터에 실험 하였다. 그 다음 선추적 방법, 유전자 알고리즘, 패턴 추적 방법 등으로 3D 터널 형상 재현을 비교하였다. 수학적 방법론은 철도 터널과 같은 간단한 원통형은 쉽게 해결이 되었으나, 도로터널과 같은 더욱 복잡한 모델(복심 곡선형과 비원통형)은 구속된 상태하에서 소프트 컴퓨팅 툴을 가지고 해결할 수 있었다. 유전자 알고리즘과 직접탐색법은 많은 계산 시간이 걸렸으나 복잡한 상태하에서 더욱 유연함을 보였으며, 선추적 방법은 초기값들이 제한된 범위 하에서 가장 빠르게 계산되어졌다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.887-903
• /
• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.