• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.651-668
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• 2017

터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장 단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인 안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나 최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은 있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로 개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고 있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및 시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.135-140
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• 2005

현장에서 터널 보강법으로 사용되는 지보재인 록볼트의 경우에는 문헌에 제시된 전형적인 록볼트 인발시험 도해방법의 적용 상 문제점이 있으며, 록볼트 인발시험의 결과에 따른 명확한 해석기준이 정립되어 있지 않다. 따라서 본 고에서는 첫째, "느슨한 지반과 조밀한 지반의 록볼트 인발시험 방법의 구분적용과 조밀한 지반에 맞는 도해법의 제시" 둘째, "설계 및 시방, 시험 등 정립되지 않는 평가기준의 정립"에 대해 외국 기준 및 현장 실정을 고려하여 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.51-61
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• 2005

터널의 주변지반을 보강할 경우 지반의 강도정수는 변화한다. 그러므로 보강된 터널주변지반의 지보, 보조 및 보강, 굴착설계 시 보강된 주변지반의 강도기준에 대하여 고려하여야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 터널의 주변지반을 보강할 경우 터널주변지반의 복합거동에 대한 연구로써 간편 터널 지보/보강 설계법과 보강된 주변지반의 강도정수변화에 대하여 이론적 및 실험적으로 연구하였으며, 또한 터널주변 강도정수 변화 결과에 따른 복합항복함수에 대해서도 제시하였다. 연구결과, 록볼트의 경우에는 터널주변지반의 내부마찰각의 증가보다는 점착력의 증가에 많은 영향을 준다는 것을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.296-306
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• 1998

바쿤 수력발전 공사계획은 대형댐과 2,520 MW 출력량의 수력발전소를 건설하는 대형 턴키 프로젝트이며 현재는 발전댐 건설에 앞서 3개의 가베수 터널이 시공중에 있다. 바쿤 지역은 유기물 함량이 높아 쉽게 부서지는 퇴적지층으로 이러한 열대우림지역에서 가배수로 터널의 지보설계를 위해 전체적인 암층단위를 공학적인 목적과 역학적 거동양상을 토대로 주도적인 암종에 따라 분류하였다. 또한 이러한 암층단위를 기준으로 풍화정도와 절리의 빈도 및 특성을 고려하여 다시 4개의 암반유형으로 분류하였고 또한 가배수로 터널의 특성과 현재의 지반특성과 현재의 지반특성을 고려하여 지반내 swelling 광물의 존재를 확인하였다. 다양한 암반과 지보조건에 적합한 다양한 Swellex 록볼트를 적용하였으며 지지력이 낮은 록볼트를 사용할 대 발생되는 문제는 볼트의 면적에 따른 록볼트의 양을 조절하여 해결하였다. 또한 계측결과와 전산해석 결과에 따라 지보재의 설치간격, 수량을 조절하였으며, 계측결과에 따른 역해석을 실시하여 최적의 지보패턴을 결정하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.69-78
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• 2009

발파 시 폭약의 폭발로 발생되는 발파진동은 발파지역 인근의 기존 구조물에 피해를 유발시킬 수도 있으며, 이러한 경우 구조물의 안정성 검토를 필요로 한다. 본 연구에서는 기설 터널의 상부 지층 발파 시 터널의 안정성을 구조물의 허용진동속도가 아닌 콘크리트 구조설계기준에 제시된 구조물의 허용응력을 기준으로 수치해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$를 이용하여 구조물의 발파 진동이 터널 지보재인 콘크리트 라이닝의 응력 및 록볼트의 축력에 미치는 영향을 검토하였다. 터널에 근접하여 발파가 이루어지는 경우에는 발파진동속도와 콘크리트 라이닝의 휨 압축응력과 전단응력, 록볼트의 축력은 급격히 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.223-242
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• 2024

2000년대 초 싱글쉘 터널이 한국에 소개된 이후, 광주우회도로를 시작으로 이 공법에 기반한 터널을 실제 프로젝트에 적용하려는 시도가 여러 번 있었으나 20여 년이 지난 지금까지도 도로나 철도와 같은 교통 터널의 본선에 채택된 적은 없다. 이는 터널 지보재가 영구지보재로서의 성능을 확보하지 못한다는 우려와 이와 관련된 기준이나 시방의 부재에 기인한 바가 크다. 이후 터널 전문가들의 많은 연구와 노력으로 고강도 및 최종 마감재로서의 숏크리트에 대한 기준과 내부식성 록볼트 등 영구지보재로서의 요구 조건이 설계 및 시공기준에 반영되었을 뿐만 아니라 장비, 시공기술, 작업자의 숙련도 등 시공 측면에서도 상당한 개선이 이루어져 왔다. 따라서, 이제는 기존 NATM 공법에 비해 환경 영향, 공기 및 공사비 측면에서 차별성이 있는 싱글쉘 터널공법의 국내 적용을 다시 고려해볼 때라고 생각된다. 다만, 싱글쉘 터널공법에 대한 부족한 설계 및 시공 경험, 불충분한 세부기준, 미흡한 시공상세 등에 대해서는 추가 연구 또는 시험시공 등을 통해서 보완이 필요하다. 본 논문에서는 싱글쉘 터널의 기본 개념부터 적용 및 연구현황, 기술발전 동향, 극복과 제 등에 대하여 고찰하였으며, 이를 통하여 싱글쉘 터널의 국내 적용성에 대하여 다시 한 번 적극적인 논의를 제안하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.1-15
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• 2004

숏크리트와 록볼트를 영구 지보재로 사용하는 싱글쉘 터널공법을 도입하고 터널의 장기 내구성을 향상시키기 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 숏크리트의 고성능화를 위한 최신 숏크리트 혼화재료를 소개하였고, 국외에서 적용되고 있는 숏크리트의 제반 설계기준과 품질관리 시험방법들을 정리하였다. 특히 현장에서 숏크리트의 압축강도를 쉽고 빠르게 추정할 수 있는 공기압식 pin 관입시험의 적용사례를 소개하였다. 또한 숏크리트 라이닝과 지반의 상호작용을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 숏크리트 라이닝의 시간 의존적인 경화특성을 고려한 이론적 해석과 숏크리트 라이닝의 설계변수들에 대한 민감도 분석 결과를 고찰하였다. 마지막으로 고성능 숏크리트 라이닝을 영구지보재로 사용하는 대표적인 싱글쉘 터널공법들에 대한 사례들을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.297-309
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• 2012

서비스업 목적을 위한 폐갱도에 대한 안정성 평가가 수행되었다. 공동의 안정성에 영향을 주는 많은 요소들 중 주어진 암반내의 공동폭이 하나의 중요한 설계요소가 된다. 이 논문에서는 폐갱도의 안정성 평가를 위해 갱도의 크기에 대해 Lang이 제안한 한계 공동폭 기준, Mathews'stability graph method 그리고 수정 제안된 한계 공동폭 기준과 Q 시스템의 지보대책을 이용하여 안정성 평가를 실시하였다. 전체적으로 안정성평가에서 안정한 것으로 판단되지만, 저각의 수평절리가 나타나는 구간에서는 쐐기형 블록의 낙석 위험이 예상된다. 또한 상용목적으로 폐갱도를 활용할려면 구역에 따라서는 록볼트와 같은 지보대책이 필요하다. 출입구 구간은 불안정 구간으로 특히 주의가 필요한 구간이다. 과발파에 의한 갱도 천정 및 측벽에 많은 크고 작은 부석들이 존재하고 있어 부석들에 대한 제거작업이 선행되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.635-650
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• 2018

최근 국내에 발생된 지진으로 인해 더 이상 한반도가 지진으로부터 안전지대가 아니라는 것이 많은 사람들에게 각인되었다. 경주와 포항에서 발생된 지진은 그 동안 국내에서 내진설계에 기준으로 고려한 지진의 특성과 상이하게 나타났고, 그에 따른 내진설계 방법에 대한 연구 또한 많은 연구자들에 의해 수행되어 지고 있다. 이러한 지진하중에 대한 고려는 주로 기존 상부 구조물에 초점이 맞춰져 있으며, 그에 따른 연구 또한 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 하지만, 지반의 구조적 안정성을 확보하기 위해 시공된 네일, 록볼트, 그라운드 앵커 등과 같은 지중구조물에 대한 지진하중으로부터의 구조적 안정성에 대한 고려는 많이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 풍화암에 정착된 그라운드 앵커에 대해 정하중이 작용할 때와 지진하중이 앵커에 미치는 영향을 분석하였다. 정하중에 의한 영향은 현장 인장시험 결과로, 지진하중 영향은 수치해석을 통해 파악하였다. 그 결과, 앵커에 긴장력 도입으로 인한 반력판의 침하가 발생하는 것으로 나타났으며, 그로 인한 앵커의 축력 감소가 발생하였다. 또한 지진하중에 의해 앵커 정착부의 변위가 증가하였으며, 정착부 길이가 길수록 장주기 지진에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.245-256
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• 2008

터널 주지보재의 하나인 강지보재는 굴착 후 숏크리트 또는 록볼트의 지보기능이 발휘되기까지 터널 굴착면의 안정을 도모하는데 매우 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 수평터널의 강지보재는 중력방향으로 설치되고 있으며 시공성 및 안정성 측면에서 모두 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 경사터널의 경우는 터널 벽면에 작용하는 주응력 방향과 중력방향이 서로 다르기 때문에 최적의 강지보재 설치방향은 수평터널에서의 중력방향과는 다를 수 있다. 본 연구에서는 수치해석 방법을 이용하여 경사터널 벽면에 작용하는 힘의 작용방향을 규명하였으며 그 방향이 최적의 강지보재 설치방향이 될 수 있다. 즉, 강지보재의 지보효율은 터널 변위가 발생하는 방향으로 저항하도록 설치하는 경우에 최대가 될 수 있다. 국내 터널설계기준에서 제안하고 있는 경사터널에서의 세 가지 강지보재 설치방향을 모델로 설정하여 단계별 해석을 통한 비교검토를 수행하였다. 연구결과 경사터널 벽면에서의 변위 발생각은 막장경사와 관계없이 모두 터널 굴착면에 수직한 방향과 유사한 각도로 발생하므로 경사터널에서의 강지보재는 터널 굴착면에 수직인 방향으로 설치하는 경우가 지보효율 측면에서 보다 유리한 것으로 검토되었다.