• 터널과지하공간
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• 제5권4호
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• pp.297-307
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• 1995

터널은 긴 선상구조물로서 사정조사결과와 다른 지질조건이 나타날 수 있으므로, 안전하고 합리적인 터널공사를 위해서는 시공중 지질조건에 적합한 지보설계를 실시하는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 시공중 터널주변자반에 대한 정량적이고 공학적인 평가가 매우 중요하다. 그러나 시공중 암반을 평가하는 것은 매우 어렵고 조사자의 경험과 지식의 차이에 의해 평가정도가 크게 달라져 그 불합리성이 심화되고 있는 실정으로 터널주변암반에 대한 합리적인 평가방법이 절실히 요구되고 있다. 본 연구에서는 터널화상처리, GeoCAD, 역해석으로 구성된 평기시스템을 개발하였다. 본 시스템은 터널막장에서의 조사.시험 및 화상처리기법을 통하여 암반분류.평가를 실시하고, 터널주변 지반구조 및 굴착/지보과정의 3차원 모델링을 통하여 전방지질을 예측가능하게 하며, 터널계측자료의 역해석을 통하여 터널주변 지반의 물성을 정량적으로 평가할 수 있는 체계적이고 종합적인 평가시스템이다. 또한 이를 NATM 공법으로 시공되는 터널현장에 적용하므로써 본 시스템의 현장적용성을 검증하였으며, 이를 통해 적절한 지보공을 시공하여 터널의 안정성을 확보하고 합리적인 시공관리를 달성할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.463-473
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• 2010

통계 관리도 기법을 활용한 터널 굴착면 전방 단층대 예측 기법을 제시하고 적용성을 검토하였다. 5개의 RMR 변수와 기초 RMR에 대한 $x-R_s$ 관리도를 작성하여 단층대로 접근함에 따른 각 변수의 변화 분석을 통해 이상 구간을 통계적인 기준에 의해 판정하였으며, 이러한 이상 구간을 단층대 구간으로 간주하였다. 관리도 평가 기법을 터널 시공현장에 적용한 결과, 선진수평시추 및 막장 관찰을 통해 확인된 3 개소의 단층대 구간은 관리도 판정에 의해 단층대가 출현하는 시점보다 각각 1~3 굴착면 이전에 인지되었으며, 거리로 환산하면 2.2 m, 5.0 m, 6.0 m 이전에 해당된다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.111-118
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• 2005

연구지역은 옥천변성대에 속하며 단층파쇄대가 터널굴착방향과 평행하게 존재하여 막장면의 자립성 저하 및 이에 따르는 터널 주변지반의 이완 등으로 터널 내에 과도한 변위가 발생하였다. 이에 따라 단층파쇄대의 영향범위를 파악하고 특성을 분석하기 위하여 TSP(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 수행하였다. 또한 막장면 조사와 시추조사를 병행 실시하여 거동원인을 분석하고 전방 파쇄대의 예측을 통하여 터널 굴착 및 지보에 영향을 주는 지질구조대나 용수대의 위치와 규모를 확인하였다. 조사결과를 토대로 터널형상 및 그에 따른 지층상태를 3차원으로 모델링 하였다. 모델링된 개체 내에 포함된 여러 변수(함유량, 물성치, 암반등급 등 모든 정량적인 수치)는 지구통계학적 기법을 통해 분석하였다. 모델링 결과를 분석하면 단층파쇄대에 의한 풍화대의 분포가 터널우측을 중심으로 발달하면서 좌측으로 그 범위가 감소하고 있다. 단층파쇄대는 주향 $N0\~5^{\circ}E$, 경사 NW의 방향성을 가지며, 여러 개의 지질이상대를 포함한 대규모의 파쇄대로 이루어진 것으로 확인되었다. 터널내 과대 변위는 해당구간에 밀집된 불연속면의 상호교차 및 단층대에 의한 터널 좌우측 암반강도 불균형으로 편하중이 발생한 것으로 판단되며 그라우팅 등의 터널보강공법이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.403-421
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• 2023

도심지 내 지하구조물 개발의 필요성이 증가함에 따라, TBM 터널 시공 중 터널 굴진면 전방예측에 대한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 터널 굴착 중 복합지반을 조우하는 상황을 모사한 유한요소(finite element) 수치해석 모델을 개발하였다. 개발된 수치해석 모델은 이론해와 실내실험으로부터 측정된 전기 비저항 결과값과의 비교를 통해 그 성능을 검증하였다. 이후 실제 터널의 형상과 지반조건, 측정전극의 배열 조건 등 전기 비저항 탐사에 대한 영향 변수를 설정하고 이에 따른 매개변수 해석을 수행하였다. 그 결과, 복합지반 내 경계면의 경사가 가파를수록, 복합지반을 구성하는 두 지반 사이의 전기 비저항 차이가 클수록, TBM 굴착 중 전기 비저항 측정값이 더 급격하게 변화함을 확인하였다. 또한, 보다 효율적이고 정확한 복합지반 예측을 위해 적절한 전극 간격 및 전극 배열 위치 선정의 중요성을 제고하였다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 수치해석 모델을 통한 터널 막장면 전방 복합지반 예측은 TBM 터널 시공 과제의 구조적 안정성과 경제적 효율성 증대에 이바지할 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제23권1호
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• pp.67-77
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• 2013

주암댐 보조여수로 건설공사 터널 구간 중 사전 조사가 미치지 못하는 구간의 정보취득과 파쇄대의 정확한 위치 및 크기를 예측하기 위하여 일부 구간에 대하여 터널 내 탄성파반사법(TSP)탐사를 실시하였다. 공사 착공 전에 실시한 사전조사 결과(지표 지질조사, 전기비저항 탐사, 시추조사 등), TSP탐사 결과, 그리고 실제 현장 굴진면에 대한 지질매핑 결과를 비교하였다. TSP탐사는 사전조사에서 감지하지 못한 주요 파쇄대를 잘 감지해내었으며 이에 따라 초기에 계획된 보강 계획을 변경하였다. TSP탐사 예측결과와 현장 막장면 비교 결과 파쇄대가 발달한 지점이 대부분 일치하는 것을 확인할 수 있었고, 이를 통해 터널 굴진면 예측에 비용 및 시간을 최소화 할 수 있고, 높은 정확성을 갖고 있는 TSP탐사의 현장 적용이 유용한 것으로 판단하였다. 다만 TSP탐사법이 갖는 몇 가지 단점으로 인하여 현장 적용에 일부 제약이 뒤따르나 이를 보완한다면 터널 굴착시 전방 예측을 위해 비교적 높은 효율성과 신뢰성을 갖고 TSP탐사를 활용할 수 있을 것이라 사료된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제25권1호
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• pp.67-77
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• 2007

본 연구에서는 NATM 터널 시공사이클에서 필수적으로 수행되는 천공작업 시 획득할 수 있는 정보를 통해 굴착 대상 암반의 특성을 평가하는 방안에 대해 고찰하였다. 활용 가능한 천공데이터는 천공속도, 피트압, 토크 등이 있으며, 이러한 인자들과 암반 특성들과의 상관관계를 규명하고자 하며 이러한 결과를 토대로 향후 정량적 발파설계를 위한 가이드라인을 제안하고자 하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.412-417
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• 2005

To ensure the safety of the tunnelling without the loss of economy, the tunnel seismic profiling(TSP) method for the prediction ahead of tunnel face, begins to be used routinely in these days. TSP method does not interfere the tunnelling works while the horizontal drilling does, and its prediction length is longer than that of the drilling. Yet the most frequently adopted technique of TSP in Korea is the multi-shot and 2 receiver array using in-hole receivers, even though this array requires as many as 26 drill-holes for receiver installation and ballasting, which results in 3-6 hours of suspension in excavation work. In this paper, multi-receiver and lesser shot array using side-wall attached 3 component geophones is to be described to prove the efficiency in terms of the survey time as well as the reliability of the method by comparison of the predicted weak points and the face mapping results. The predictions mostly agreed with the real fractures or joint developed zones which have been confirmed during the excavation. It also has been found that TSP method can be effectively applied to perform draining ground water ahead of tunnel face by imaging the geologic discontinuities.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.135-144
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• 2020

국내에서 TBM 공법을 활용한 터널건설 시 점차 건설심도가 깊어지고 있으며, 이로 인해 상부 지반조사 단계에서 충분한 예측 정확도를 획득하기 위해서는 시추조사 및 물리탐사 비용이 증가하게 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해 터널 시공 중 터널 굴착면 전방 예측을 위한 방법들이 제시되었다. 프로브 드릴링을 활용한 굴착면 전방 예측은 코어회수, 시추공 내부 이미지 등을 활용할 수 있는 장점이 있지만 실제 TBM 내에 설치가 어렵고 터널 막장 전체가 아닌 국부적인 지반만을 파악할 수 있다. TSP 등 탄성파를 활용한 방법은 100 m 이상의 긴 탐사거리를 가지지만 신호발생을 위해 발파를 사용하므로 세그먼트 라이닝, 백필 등의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. TEPS를 포함한 전자기파 탐사는 지하수 층 등 전도성 있는 이상대를 파악하는 데 적합하지만 소구경 TBM에 설치할 수 있는 전극의 개수가 한정적이며 이는 탐사 범위의 감소 등을 야기한다. 본 연구에서는 전기비저항 탐사 시 굴착면에 설치되는 전극의 개수를 최소화하기 위해 TBM의 굴착면과 측면에 전극이 설치되었을 때에 대한 탐사 이론식을 제시하고 실내실험을 통해 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.247-258
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• 2004

본 연구에서는 터널내 탄성파 탐사로부티 터널막장 전방 파쇄대를 예측하기 위한 두 가지의 3차원 구조보정 기법을 제안하였다. 첫 번째 해석기법은 타원체의 원리에 기초한 것으로 터널 양쪽 벽면에서 각각 독립적으로 탄성파 탐사를 수행하여 얻은 2차원 해석 결과를 이용하여 3차원 구조보정을 수행할 수 있다. 두 번째 해석기법은 파전파 평면의 개념을 도입한 것으로 터널내 탄성파탐사를 터널 한쪽 벽면에서만 송신을 수행한 반면, 수진기는 양쪽 벽면에 설치한 경우에 적용할 수 있는 기법이다. 새로운 구조보정 기법을 현장 터널내 탄성파 탐사 자료에 적용해 보았다. TSP 시험자료를 이용하여 3차원 구조보정을 수행한 후, 그 결과를 터널 굴착과정 중 조사된 지질정보와 비교해 보았다. 그 결과 제안된 구조보정 기법을 통하여 불연속면의 형상을 비교적 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.25-40
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• 2021

4차 산업혁명 시대의 도래에 따라 암반공학분야에서도 인공지능을 활용한 연구가 점차 증가하고 있다. 본 논문에서는 인공지능에 대한 이해와 그 활용도를 더욱 증진시키기 위하여, 암반공학기술의 주된 적용대상인 터널, 발파, 광산과 관련된 최근의 국내외 연구 중 인공지능이 활용된 논문들에서 그 알고리즘의 종류와 적용방법을 분석하였다. 터널에서는 암반분류, TBM굴진율 및 막장전방 지질 예측, 발파에서는 암반의 파쇄도 및 비산거리, 광산에서는 폐광의 침하가능성 예측을 위해 주로 활용되고 있으며, 기계학습의 다양한 알고리즘 중 인공신경망이 압도적으로 많이 활용되고 있는 것으로 나타났다. 연구결과의 정확도와 신뢰성 제고를 위해 사용하고자 하는 인공지능 알고리즘에 대한 정확하고 상세한 이해가 필수적이며, 현재는 접근이나 분석이 난해한 암반공학 분야의 다양한 문제해결을 위해 기계학습뿐 아니라 CNN 또는 RNN과 같은 딥러닝을 활용한 연구 아이디어들이 점차 증가될 것으로 기대된다.