• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.699-714
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• 2022

본 연구의 목적은 2개 터널의 간격이 최소 1 m이내인 초근접 병설터널이 풍화토 또는 풍화암같은 연약대를 통과하는 경우에 대해 안전하며 경제적인 필라보강방법을 제시하는데 있다. 초근접 병설터널의 필라부 보강방법 제시를 위하여 2차로 도로터널 표준단면도를 적용하였다. 필라부의 두께는 1 m로 가정하였다. 터널 통과 주변 지반 조건으로 풍화토 또는 풍화암으로 가정하였다. 필라부 안정성 평가를 위하여 4가지 보강 방법, 록볼트 보강, pre-stress 강연선 보강, 필라부 상부 수평강관 보강 + 그라우팅 보강, 수평 강관 보강 + 그라우팅 + pre-stress 강연선 보강 조건에 대하여 검토하였다. 터널 주변 지반조건이 풍화토인 경우 수평강관 보강 + 그라우팅 + pre-stress 강연선 보강 조건만 필라부에서 파괴가 발생하지 않았다. 터널 주변 지반조건이 풍화암인 경우 수평강관 보강 + 그라우팅 조건과 수평강관 보강 + 그라우팅 + pre-stress 강연선 보강 조건인 경우에서만 필라부에서 파괴가 발생하지 않았다. 수평강관 보강 + 그라우팅은 필라부 상부에 가해지는 상부하중을 지지하여 필라부 상부의 안정성을 증가시키는 역할을 수행한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.625-639
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• 2018

본 연구는 터널 갱구부의 복잡하고 다양한 지형조건과 공학적인 강도특성이 불량한 토사 및 풍화암이 깊은 심도로 분포하는 조건에 대하여 터널 굴착 중 안정성확보를 위하여 보강되는 보조공법의 보강방법에 관한 논문이다. 기존 터널 갱구부 보조공법(강관보강 그라우팅, Ø60.5 mm, Ø114.3 mm)은 장심도 수평시공이 곤란하여 중첩보강 조건으로 시공되고 있다. 근래, 고강성의 대구경 강관 및 수평방향 장심도(L = 30.0~50.0 m) 시공기술이 개발됨에 따라, 터널 갱구부의 지층 및 지반조건에서 보조공법의 보강방법에 대한 공학적인 검토를 수행하여 효과적인 보강방법의 평가가 필요한 상황이다. 따라서 터널 보조공법 무보강 조건, 기존 중첩보강 조건 및 수평보강 조건과 터널 갱구부의 지반조건을 매개변수로 하여 3차원 연속체 수치해석(Midas GTS NX 3D)을 수행하여 보강효과를 검토한 결과, 보조공법 수평보강조건이 변위(천단침하 및 내공변위) 및 지보재 응력이 가장 작게 발생됨에 따라, 보강효과가 가장 큰 것으로 검토되었다. 본 연구 결과를 토대로, 터널 갱구부 현장에 장심도 대구경 강관 수평보강 그라우팅을 설계 및 시공한 결과, 터널 갱구부 변위 및 지보재 응력은 허용값 이내에서 발생되어 충분한 안정성이 확보되는 것으로 검토되었다. 또한, 터널 갱구부의 지반굴착을 최소화함에 따라, 친환경적인 터널 갱구부 형성이 가능한 것으로 파악되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.5-15
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• 2021

교각기초 형식으로 적용되는 기초공법 중 하나는 단일형 현장타설말뚝이다. 이 말뚝에 대한 설계 시 주된 관심사항은 말뚝체에 작용하는 수평지지력 확보 여부이다. 현재 말뚝체의 강성증가를 위해 외부강관으로 말뚝체를 보강하여 말뚝의 수평지지력을 증가시키는 방법이 활용되고 있다. 그러나 지반조건에 따라 외부강관의 보강효과와 적정 강관보강 길이가 달라질 수 있음에도 이에 대한 연구가 미흡하여 현장에서는 대부분 말뚝체 전체를 외부강관으로 보강하고 있다. 그러나 시스템 내의 전체 말뚝길이를 외부강관으로 보강할 경우 공사 지연과 공사비의 증가로도 이어질 수 있다. 따라서 좀 더 효과적으로 외부강관을 활용하기 위해서는 외부 강관으로 보강된 말뚝체를 대상으로 말뚝의 수평지지특성을 평가하여 강관의 적정한 보강길이를 결정해야 한다. 이에 본 연구에서는 수치해석방법을 통해 각 조건별 외부강관의 보강길이를 적용한 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 지지특성을 평가하고, 이 해석결과를 바탕으로 외부강관의 적정 보강길이를 제안하였다. 본 연구결과, 단일형 현장타설말뚝의 말뚝체에 대한 수평지지력을 효과적으로 증가시키기 위해서는 강관의 보강길이가 말뚝의 휨거동 영향범위인 1/β의 2배를 적용해야 하는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.41-49
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• 2007

강관말뚝과 확대기초를 연결하는 대표적인 두부보강공법은 +자 보강 덮개판을 이용한 볼트식 말뚝두부 보강방법이다. 본 논문에서는 실물 크기의 +자 보강 덮개판을 이용한 말뚝머리 보강방법과 훅타입의 새로운 말뚝 두부보강공법을 적용한 실물크기의 확대기초를 제작하여 연직재하시험과 수평재하시험을 수행하여 말뚝두부 결합부의 안정성을 평가하였다. 실물모형 기초의 연직재하 시험결과 볼트타입 및 훅타입으로 보강된 말뚝기초는 강관말뚝 재료의 항복내력을 8.5~21% 초과하는 것으로 나타나 압축력에 대해 충분한 안전성을 확보하고 있는 것으로 확인되었다. 수평재하 시험결과 훅타입 두부보강장치의 최대 파괴하중은 41.1tonf으로 볼트타입 두부보강 시험체에 비해 약 33%정도 크게 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제11권4호
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• pp.328-338
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• 2001

Fiber Glass Tube(FGT) 또는 steel pipe를 이용한 터널막장의 수평보강공법 그리고 강관다단공법 등은 터널 굴착시 터널막장의 안정성이 확보되지 못할 경우에 흔히 사용된다. 그러나 이러한 공법이 사용된 터널의 역학적 거동은 아직 충분히 알려진 바가 없으며, 따라서 설계와 전산해석 과정에서 경험에 의존하는 경우가 많고 공법의 합리적인 적용이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 복합체 역학을 이용한 보강공법의 전산해석 단순화 방법의 적용성을 검증하였고, 강화지반의 등가탄성계수는 평균장 이론과 변형률 에너지 이론을 사용하여 도출하였다. 다양한 보강패턴에 따른 터널막장의 거동에 관한 매개변수 연구를 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.209-225
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• 1998

최근터널 굴착 보조공법중의 하나인 강관 보강형 다단 그라우팀 공법(Umbrella Arch Method, UAM)은 지반을 보강하고 터널 막장의 안정성을 증진시키기 위해서 많은 현장에서 사용되고 있다. 이러한 UAM은 터널 보강목적의 forepoling과 차수목적으 grouting이 한 공정으로 구성되어 있다는 잇점 때문에, 최근 국내 지하철, 도로터널 및 전력구터널 등에서 많은 적용 사례를 찾아 볼 수 있다. 그러나 이 공법은 주로 현장 시공을 통해서 얻어진 경험적인 방법에 의해서 설계와 시공이 이루어지고 있기 때문에 본 공법에 대한 보다 정량적이고 체계적인 설계인자 평가 작업이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석 방법에 의한 체계적이고 정량적인 효과확인 과정을 제안하였고, 몇몇 설계인자에 대한 매개변수 변환연구를 수행하였다. 이를 위해서 먼저, UAM의 지반보강기구에 있어서 관련된 강관, 그라우트재 및 강지보재등의 역할을 밝히고자 하였고, 두 번째로 매개변수 변환연구를 통해 UAM의 설계 제요소들에 대한 영향을 평가하기 위해 1)지반조건별, 2) 토피고별, 3) 강관배치형상별, 4) 그라우트 영역별, 5)강관자체 특성별 해석을 수행하여 각 항목별로 상호 비교.분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.620-634
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• 2018

고속도로면으로 부터 심도는 약 7.5 m로 얕으나 너비가 약 21 m로 넓은 터널의 안정성을 확보하고 도로면의 침하를 최소화하기 위하여 NTR(New Tubular Roof)공법을 보조공법으로 이용하였다. 이 방법에 따라 터널 굴착예정선 둘레에 직경 2.3 m의 강관 13개를 종방향으로 압입하고 강관측벽을 뚫어 서로 연결한 후 강관내부와 연결공간을 콘크리트로 채워 라이닝을 먼저 만들었고 라이닝 내부 지반을 굴착하여 터널을 완성하였다. 여러 개의 강관을 순차적으로 압입함에 따라 이완영역이 서로 연결되면서 폭이 점차 넓어지는 공동으로 거동하여 침하증분이 커졌고 터널 폭이 가장 넓은 곳에 강관을 압입할 때 도로면 침하증분은 약 2.2 mm로 최대였으며 라이닝 시공 때 까지의 총침하는 약 7.7 mm이었다. 그리고 폭이 넓은 라이닝 내부 터널을 굴착하면서 약 4.3 mm의 침하가 추가로 발생하면서 시공종료 후 총침하는 약 11.8 mm가 되었다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권3호
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• pp.345-349
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• 2019

우리나라는 산지가 70% 이상으로 도로, 철도, 산업단지 조성 등의 기반시설 구축시 원지반 일부를 깍아 부지를 형성하는 이른바 깍기 비탈면이 널리 쓰이고 있다. 최근에는 환경 훼손에 대한 규제가 더욱 엄격해져 대규모 깍기 비탈면을 지양하고 최소한의 용지사용으로 목적구조물을 건설하기 위하여 다양한 방법의 공법들이 개발되어 적용되고 있으며, 그 중 활발하게 적용되는 공법이 패널식 옹벽 공법이다. 패널식 옹벽은 지보재 보강을 통한 원지반의 전단강도 증가와 그 지보재 전면에 프리캐스트 옹벽을 체결하여 벽체를 형성시킴으로써 수평토압에 저항하는 공법이다. 지보재는 쏘일네일링, 어스볼트, 그라운드앵커 등이 사용되고 있으며, 그 중 그라운드앵커는 강선에 미리 인장하중을 도입하는 보다 적극적인 보강형태로 전면판인 패널에 큰 집중하중이 작용하게 된다. 이러한 집중하중은 콘크리트 패널에 균열을 발생시키고 옹벽 자체의 내구성을 저해시키는 요인으로 본 연구에서는 이러한 기존 패널식 옹벽의 단점을 보완하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입함으로써 균열을 방지하고, 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 기존 그라우트앵커가 가지는 개별거동에 대한 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부 돌출에 의한 경관성 저하문제를 자연석 문양 연출과 정착부를 돌출시키지 않는 단면구성으로 해결하였다. 패널에 사용된 균열방지 슬리브 및 보강재의 효과를 검증하기 위하여 실내시험 및 3차원 수치해석을 수행한 결과, 강관슬리브 및 보강재의 사용으로 패널의 전반적인 강도 증가와 균열억제 효과가 입증되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.121-131
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• 2003

도심지에서 열악한 지반조건에서의 터널 시공을 때때로 불가피 하다. 터널의 안정성 증대와 인접 구조물의 손상을 방지하기 위하여 지반 개량과 보강이 요구된다. 이러한 목적을 달성하기 위해 보조 공법으로 강관 다단 그라우팅은 근래에 국내의 터널 현장에 적용되고 있다. 본 연구에서는 강관 다단 그라우팅으로 보강된 터널의 막장 안정성을 평가하였다. 건조한 지반에서는 지보압이 강관 다단 그라우팅으로 인해 크게 감소하지 않으나 지하수위 하에서 터널시공 시 터널 막장에 발생하게 되는 침투수력은 상대적으로 크게 감소하였다. 투수계수의 이방성이 터널 막장에 작용하는 침투수력에 미치는 영향은 역학해석과 지하수 흐름해석의 연계해석을 통하여 검토되었다. 수직방향에 비해 수평방향의 투수계수가 큰 경우 터널 막장에 작용하는 침투수력은 감소하였다.