• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.469-485
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• 2016

심부 터널 주변 암반의 파괴는 불연속면의 영향을 크게 받는 천부 터널 주변과 다르게 응력의 크기와 방향이 지배한다. 응력 지배 파괴의 양상은 응력 조건, 암석의 특성에 따라 연성과 취성으로 구분할 수 있으며 파석, 판상 파괴, 암석 파열 현상의 결과로 나타나는 V-형 홈 형태 취성 파괴 영역의 범위와 깊이는 심부 터널의 굴착과 보강 설계의 주요 인자이므로 이를 파악하는 것은 중요하다. 취성 파괴의 특성은 응력 조건에 따라 점착력 상실과 마찰력 전이로 구성된다는 점과 진행성 파괴라는 점이다. 본 연구는 이중 선형 절단 파괴 포락선과 탄성-탄소성 연계 해석과 점진적 탄소성 영역 확대라는 해석 절차와 방법을 도입하여 터널 주변 취성 암반의 파괴를 합리적으로 모사할 수 있는 3차원 수치 모델을 구현하였다. 이 수치 모델이 예상한 취성 파괴 영역의 깊이는 기존 사례 연구를 통한 경험식의 결과와 부합되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.557-568
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• 2016

심부 터널을 굴착하는 동안 발생할 수 있는 현상인 압출은 큰 소성 변형과 터널 축소 그리고 지보 붕괴를 일으킬 수 있다. 따라서 압출 현상의 발생 가능성과 변형량, 응력 변화의 정량적 예측은 합리적인 시공 방안을 수립하기 위하여 매우 중요하다. 본 연구는 변형률 연화 구성모델을 이용한 3차원 수치해석을 수행하여 압출 거동을 합리적으로 모사하고 변형량과 소성 범위 등을 정량적으로 예측하고자 하였다. 다양한 범위의 응력 조건과 강도 조건의 42가지 경우에 대한 해석을 수행한 결과 최대접선응력과 암반강도비가 소성 변형량과 소성 깊이를 합리적으로 예측할 수 있었으며 이들의 관계식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.304-317
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• 2009

대부분의 결정질 암석은 압축강도에 비해 인장강도가 현저하게 낮으므로 근본적으로는 인장에 의한 취성파괴의 형태를 나타낸다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 암반이 충분한 강도와 지지력을 가진다 하더라도 현지 암반응력이 크거나 암반 구조물 형상에 따른 유도응력의 작용방향에 의해 암반의 강도를 초과하는 응력집중이 발생될 경우 취성파괴가 발생할 수 있다. 따라서 심부 암반 구조물의 안정성평가를 위해서는 암반의 취성파괴 거동특성 규명이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 과지압을 받는 심부터널 주변 암반의 취성파괴 특성을 파악하기 위하여 국내 대표 암종인 흑운모 화강암과 화강암질 편마암의 대심도 암석시료에 대한 손상제어시험을 수행하고, 이로부터 점착력과 마찰각의 변화특성을 파악하였다. 또한 그 결과를 이용하여 CWFS 모델을 구성하고, 이 모델을 지하심부에 굴착되는 터널에 적용하여 터널주변 암반에 발생하는 취성파괴 양상 및 파괴가능 심도를 M-C 모델 결과와 비교 및 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.175-187
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• 2004

고준위방사성폐기물 처분의 경우 심부 암반에 만들어진 처분장에 영구 처분하는 것이 최선의 방안으로 여겨지고 있다. 하지만 지하 심부의 암반에 대한 물리적, 화학적, 역학적, 열적, 수리적 물성과 이들과 핵종 이동의 관계, 처분환경에서의 공학적 방벽 및 암반의 거동이 처분장 안정성 및 안전성에 미치는 영향 등을 파악해야하는 어려움이 따른다. 특히 고준위폐기물 처분의 경우 장기간의 안전성을 고려해야하기 때문에 자연방벽과 공학적 방벽의 시간에 따른 거동변화도 고려하여야 할 필요가 있다. (중략)

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.355-365
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• 2009

정수압 지압조건의 심부 암반에 굴착되는 원형터널의 지보재로 설치되는 콘크리트 라이닝의 유한차분 탄소성해석법을 제안하였다. 암반과 라이닝의 항복은 Mohr-Coulomb 조건식을 따르는 것으로 가정하였다. 일반적으로 콘크리트 라이닝의 설치 전 선행내공변위가 발생된다는 점을 고려하기 위하여 라이닝 바깥 경계면에 작용하는 지압의 크기를 계산하는 과정에서 굴착 후 라이닝 설치지연 효과를 반영시킬 수 있도록 하였다. 암반과 라이닝의 소성영역에서 발생하는 응력 및 변위분포 계산을 위해 Lee & Pietruszczak(2008)의 해석법을 적용하였다. 제안된 방법의 활용성을 보여주기 위해 가상의 압축공기 저장용 터널에 시공된 콘크리트 라이닝에 대해 탄소성해석을 실시하였다. 해석결과 라이닝의 안쪽 및 바깥쪽 경계부에 작용하는 압력의 크기를 정확하게 산정하는 것이 라이닝의 안정성 해석에서 매우 중요함을 알 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권1호
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• pp.105-111
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• 2007

우리나라에서의 심부 소형 터널의 탐사에는 주로 탄성파 탐사법이나 지오레이다 탐사법이 사용되어 왔으며, 그중에서 탄성파 탐사는 주로 주시나 진폭을 이용하여 터널의 위치를 해석하였다. 그러나 측정 시추공간의 짧은 거리와 초동의 피킹 오차 등에 의해서 터널의 정확한 위치 해석은 매우 불안정하였다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 본 연구에서는 주시 자료와 진폭 자료의 시뮬레이션에 의한 위치 추적을 시도하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.291-304
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• 2011

최근 국내에는 해저터널에 대한 관심이 높아지고 있다. 심부에 시공되는 해저터널의 경우에는 높은 수압의 영향을 무시할 수 없다. 이러한 해저터널의 안정성을 위하여 그라우팅보강 등이 필요하다. 따라서 본 연구는 해저터널의 시공시 그라우팅으로 인해 발생하는 차수효과와 전단강도 증가효과가 터널의 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위해 RMR 분류법을 기준으로 할 때 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 그라우팅 보강영역의 범위와 투수계수 및 점착력을 달리하여 민감도 분석을 위한 2차원 수리-역학적 연계 해석을 수행하였다. 해석결과의 분석을 통해 해저터널의 그라우팅으로 인한 강도증가와 차수로 인해 증가되는 수압의 상호관계를 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.435-450
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• 2022

고준위방사성폐기물 심층처분을 위한 단계별 부지선정에 있어 기본조사부터 심부 시추조사를 통해 부지선정에 필요한 요소들을 획득할 예정이다. 터널이나 유류지하저장소 등과 같은 암반구조물의 지반조사와 달리 고준위방사성폐기물 처분과 관련된 지반조사는 매우 깊은 심도까지 수행될 뿐 아니라 높은 수준의 품질관리가 요구된다. 본 보고에서는 심부 지질특성화에 필요한 요소를 획득하기 위해 수행하였던 750 m급 심부 시추경험을 토대로 심부 시추에 대한 방법론과 심부 시추 전, 시추 중, 시추 후 획득하는 지질학, 지구물리학, 수리화학, 수리지질학, 암반공학 등 다학제적 지구과학적 조사에 대한 절차 등에 대해 간략하게 서술하였다. 암반공학분야의 핵심 평가인자 중 현지응력에 대해서는 고준위방사성폐기물 심층처분관련 국외 사례와 국내 사례를 통하여 심도에 따른 응력변화를 고찰하였다.

• 지질공학
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• 제13권4호
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• pp.445-456
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• 2003

배면그라우팅과 압밀그라우팅 보강기슬은 터널의 안정성 향상을 위해 터널현장에서 활발히 사용되고있다. 그러나 이에 대한 시공 및 관리 기술 연구는 상대적으로 대단히 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 심부에 위치한 도수로 터널 시험 구간에 대하여 그라우팅 전후의 각종 현장 시험과 라이닝 계측을 실시하여 압밀그라우팅 및 배면그라우팅 보강이 콘크리트 라이닝의 응력 및 변형 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 터널 그라우팅 보강 효과를 연구한 결과, 그라우팅 보강으로 인해 암반의 탄성계수는 최대 5배까지 증가하였으며 전체적으로 그라우팅의 고결효과는 주목할 만 하였다. 또한, 라이닝 배면에 작용하는 그라우팅 압력은 주입압의 약 10%에 불과하였다. 본 연구 결과는 콘크리트 라이닝 설계시 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.429-439
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• 2004

국내 원전에서 발생되는 36,000톤의 사용후핵연료를 처분하기 위해서는 약 $4km^2$의 지하 처분장이 필요하다. 본 연구에서는 굴착량과 처분장 면적을 최소화하기 위한 지하 심부 처분장 배치의 최적화를 실시하였다. 열 해석 결과를 토대로 처분 터널과 처분공 간격이 처분장 배치에 미치는 영향을 고려한 결과, 처분장 면적과 굴착량은 처분 터널의 길이가 길어짐에 따라 감소하였다. 주어진 열적 기준을 만족하면서 처분장 면적을 줄이기 위해서는 처분 터널의 간격을 줄이고 처분공 간격을 늘리는 것이 유리하였으며, 반면에 굴착량을 최소화하는 경우 처분공 간격을 줄이고 처분 터널 간격을 늘려주는 것이 효과적인 것으로 나타났다.