• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.359-368
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• 2010

국내의 경우 터널 지반보강증 강관다단그라우팅 공법이 폭넓게 시용되지만 해외의 경우 시공성 및 경제성이 막장볼트 공법이 흔히 적용되고 있다. 본 논문에서는 국내 도로터널 붕락 발생시 적용한 강관다단그라우팅 및 막장볼트의 적용효과에 대해서 수치해석을 통해 분석해 보았다. 또한 해외 시공사례의 계측데이터를 바탕으로 두 공법의 보강효과에 대해 분석해 보았다. 본 연구를 통해 막장 전면에 파쇄대가 발달하는 경우 페이스공법도 막장보강에 효과적임을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.427-435
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• 2008

본 연구에서는 지반등급 V중에서 막장자립이 곤란한 지반에 대해 지반고유의 지지력을 최대한 이용하기 위한 굴착공법 및 적정벤치길이에 대해 검토하고, 보조공법으로 막장볼트를 적용할 경우 타설 패턴, 타설 개수에 따라 막장 및 막장주변지반에 어떠한 영향이 발생되는지에 대해 3차원 FEM해석을 수행하였다. 보조벤치 병용전단면공법이 조기 단면폐합으로 변위를 크게 줄일 수 있음을 알 수 있었으며, 타설 패턴으로는 격자상, 교호배치형(지그재그형), 원주상순으로 변위억제효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 타설 개수 증가에 따라 막장축방향 수평변위에 대해 억제효과가 있는 것으로 분석되었으며 보조벤치 병용 전단면공법굴착시공의 경우 막장부 $1.5m^2$에 1개의 막장볼트(격자상) 타설로 막장면 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.83-89
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• 2007

터널 굴착은 응력해방을 발생시키기 때문에 연약한 지반에서의 터널 굴착 시에는 막장의 안정성 확보가 무엇보다도 중요한 사안으로 대두되고 있다. 이에 대한 대책 공법 중 굴착대상 막장면을 일정한 강성을 가진 강봉이나 유리섬유 파이프를 이용하여 선행 보강하는 페이스 볼트 공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 페이스 볼트를 이용한 막장 보강공법의 적용성을 검토하기 위해 페이스 볼트 공법이 필요한 연약한 지반에서 타설 되는 볼트의 개수를 0, 20, 40, 60, 80, 100개의 6가지 Case와 길이를 0.5D (2가지), 1.0D, 1.5D, 2.0D의 5가지 Case에 관하여 $FLAC^{3D}$ Ver.2.1을 이용해 3차원 연속체 해석을 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.11-22
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• 2009

터널 굴착 대상지반의 강도 및 강성이 낮은 경우 막장안정성을 확보하기 위해 분할굴착공법 또는 적절한 보조공법을 병용한다. 본 연구에서는 기존 문헌을 중심으로 막장평가 기법에 대해 정리하고 보조벤치 병용 전단면공법 적용 시 지반의 변형 강도특성에 따른 막장보강의 필요성 유무와 보조공법으로 페이스볼트를 채택할 경우 타설 길이, 타설 밀도, 보강범위에 따라 막장 및 막장주변지반에 어떠한 영향이 발생되는지를 알아보기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 막장 안정성에 대해 문헌에 의한 이론적인 평가기법과 FEM수치해석결과를 비교 분석한 결과 상대적인 차이는 있으나 막장볼트를 통한 막장안정의 효과에는 일치하는 경향을 보였다. 검토대상 지반조건에 대해 막장볼트의 타설형태는 길이 1.0D(D:터널 폭)이상, 격자상 타설(1개/$1.5\;m^2$), 상부 반단면 $120^{\circ}$ 보강시 가장 효과적인 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.467-475
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• 2006

최근 국외에서는 터널막장의 안정을 위해 막장볼트의 시공실적이 급증하고 있고 관련된 많은 실험, 계측 등의 자료가 발표되고 있지만 현장마다 지반조건, 볼트 종류가 틀리기 때문에 설계 단계에서 최적의 타설개수를 결정하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 우선 현장조사를 통하여 사용되는 막장볼트의 종류, 개수 등을 분석하였다. 이결과 막장볼트는 다른 공법과 병용하여 사용되는 경우가 많기 때문에 지반조건과의 상관관계는 보이지 않았다. 또한 현장조사를 바탕으로 한 실내시험 및 수치해석을 통해 터널 막장이 볼트로 보강되었을 경우 지반 및 볼트의 거동을 분석하였으며 특히 타설개수에 초점을 맞추었다. 실험결과 막장볼트의 개수가 증가할수록 지표면 침하 및 막장수평변위는 지수함수 형태의 변위감소 분포를 보이고 있는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.141-149
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• 2006

터널굴착시 NATM이 적용되기 위해서는 "굴착 후 지보공의 시공이 완료되기 전까지 막장이 자립하고 있을 것"을 전제조건으로 하고 있지만 터널막장은 항상 무보강의 상태가 계속되고 있고, 붕괴사고가 집중되고 있는 가장 취약한 부분이라고 할 수 있다. 이에 대한 대책공법 중 페이스볼트는 주로 막장전방을 향하여 수평으로 설치해 막장을 보강하는 공법으로 널리 알려져 있다. 본 연구는 페이스볼트의 설치효과를 극대화시키기 위해 일률적인 수평설치의 패턴을 변경해 보다 효율적인 설계패턴에 대해 검토하였다. 그 결과, 최외곽부의 볼트들을 터널 축방향의 윗방향으로 배치함으로써 막장 수평변위는 다소 증가하지만, 막장후방 2.5D의 천단침하는 약 18% 줄일 수 있는 것이 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.65-76
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• 2006

기존의 NATM과 같은 터널공법에서는 불착 직후 벽연은 숏크리트나 록볼트에 의하여 지지되기 때문에 재래공법과 비교하여 암반의 느슨함을 감소시킬 수 있으나, 막장은 통상 무지보 상태로 놓여있기 때문에 붕괴의 위험성을 항상 내포하고 있는 것이 현실이다 현재 국내 터널시공시에는 막장이 굴진방향에 직립합A로써 응력의 집중이 발생하며 또한 막장의 안정성을 우려하여 단연분할공법을 채택하는 것이 일반적 공법으로 되어왔다. 그러나 이러한 방법은 경제적우로 큰 부당이 되며 공사기간 연장의 한 원인이 된다. 따라서 곡연막장 굴착공법을 개발하여 적용한다면 보다 나은 응력상태를 유지할 수 있어 1회 불진장의 증대 및 분할공법을 피함으로써 공사비절감 및 공사기간 단측에 매우 유리할 것이라 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.5-16
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• 1998

공사중 터널은 막장부의 종방향 및 횡방향 아치거동에 의하여 주변 지반은 3차원적 변형거동을 보이나, 터널 안정성 해석에는 전산효율 등의 이유로 2차원 수치해석법이 일반적으로 적용되고 있다. 하중분배율은 터널의 굴진효과를 고려하기 위하여 2차원 해석에 도입된 것으로 지반변위, 숏크 리트 및 록볼트와 같은 1차 지보재의 하중 등과 같은 해석결과에 큰 영향을 미친다. 또한, 3차원 해석을 이용한 기존의 연구에 의하면, 지반의 변형특성, 터널크기, 굴진장 등이 하중분배율에 주요한 영향을 미친다는 사실이 입증되었다. 그러나, 설계조건에 대한 하중분배율의 정량적 산정법의 부재 로 인하여 실제 해석시에는 설계조건을 무시한 하중분배율이 적용되고 있는 실정이다. 이에, 본 논문에서는 기존 연구(정 대열, 1993)에서 제시한 72개의 3차원 해석결과에 대한 회귀분석을 통하여 하중분배율을 정량적으로 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한. ring-cut공법은 막장의 자립성 이 매우 불량한 조건에 적용되는 공법임에도 불구하고 기존의 2차원 해석 법으로는 막장코아의 진 지효과를 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 2차원 및 3차원 수치해석을 통하여 ring-cut공 법에 대한 기존 해석법의 문제점을 검토하였으며 본 공법에 대한 하중분배율의 보정치를 제시하였 다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제2권2호
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• pp.11-21
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• 2000

터널 시공이 급격하게 증가되면서 터널 시공 중 발생하는 지반의 수렴하지 않는 거동과 숏크리트의 균열전파 및 록볼트의 항복과 같은 이상현상에 대해 특별한 기준 없이 대책을 마련해야 하는 경우를 종종 직면하게 된다. 이러한 경우, 여러 시공현장에서 문제들을 극복하는데, 숙련된 전문가의 판단이 중요하게 여겨졌으나, 전문가 확보와 경제적인 문제로 인해서 비슷한 시공현장의 경험 없이도 이상현상에 대한 대책을 선정하는데 도움을 줄 수 있는 새로운 시스템의 개발이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 터널 시공 중 적용된 보강공법의 현황을 파악하고, 국내외의 구체적인 사례를 분석하였다. 또한, 터널 막장의 안전성 등급을 결정하고, 적절한 보강공법의 선정을 위해 퍼지 수량화 이론과 퍼지추론 시스템을 기반으로 터널정보 데이터베이스를 구축하여 전문가시스템의 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 전문가 시스템은 크게 두 가지 기능을 가진다. 전반부 모듈은 현장에서 조사하기 쉬운 막장 기록항목을 중심으로 터널 정보 입력항목을 선정하고 퍼지 수량화이론 II을 이용하여 구성한 퍼지 소속도 함수(membership function)를 통해 터널 안정성 등급을 결정한다. 후반부 모듈은 전반부 함수와 터널 안정성 등급에 따라 적절한 보강공업의 적용성을 추론한다. 개발한 시스템의 검증을 위하여 다양한 보강공업을 시공하였던 한강하저터널을 비롯한 국내 외 3곳의 터널 현장 자료를 이용하여 적용한 결과 실제 시행한 보강공법과 근접한 추론결과를 보였다. 정보화시공을 통해 터널 막장기록과 계측자료의 이용을 극대화하고 객관적인 기준의 부재로 인해 일부 전문가의 경험에만 의존하고 있는 국내 보강공법 시공기술을 보다 발전시켜 합리적인 세부적인 보강공업을 제시하는데 도움이 되고자 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.55-64
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• 2016

산악지 풍화대를 관통하는 도로 NATM터널에서 록볼트+숏크리트 타설과 강관다단 그라우팅 보강작업 진행 중, 터널 천단부붕락(토피고 25m) 및 지표면 함몰($V=12m{\times}14m{\times}$높이 5m = $840m^3$)과 터널 내 과다한 변위가 발생하였다. 원활한 후속 공사를 위해 각종 조사 자료와 시험, 분석을 통해 함몰(땅꺼짐) 원인을 분석하고 수치해석을 통하여 적절한 갱내외 보강범위를 다양하게 검토한 후 대책공법을 제시하였다. 수치해석 결과 터널 종횡방향 0.5D, 터널 상단 1.0D에서 보강효율이 가장 좋은 것으로 분석되었다. 터널 지상부는 시멘트밀크그라우팅으로, 터널 내부는 대구경강관다단 3열 중첩으로 보강하였다. 라이닝에 철근을 보강하고 잔여 터널구간에 선진수평보링을 적용하여 사전에 막장 전방상태를 파악하고 필요시 적절한 보강을 하도록 하였다.