• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.341-354
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• 2016

본 논문은 설계단계에서 지반조사와 수치해석을 통해 예측된 터널의 거동특성과 실제 시공단계에서 어떠한 변형특성을 보이고 있는지 RMR 및 계측데이터의 비교분석을 통해 선정된 터널지보시스템의 선택적 적용을 보여준다. 이는 파쇄대가 과대분포한 암반지역에 터널을 설치할 경우, 터널굴착지반의 거동은 지반의 특성과 보강공법 등의 영향에 따라 상이한 거동특성 때문이다. 그러므로, 본 연구에서는 지반설계자가 단층대 및 파쇄대가 과대 분포한 암반지역의 터널 설계시, RMR-계측 데이터 분석과 지반물성치 저감에 따른 매개변수 분석을 비교하여, 지반 설계자가 향후 유사한 파쇄대가 과대분포한 지역의 터널거동특성을 예측할 수 있도록 하고자 한다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제27권2호
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• pp.77-88
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• 2017

연구지역의 지질은 주로 역암과 사암, 협재한 셰일 및 현무암류로 구성되고, 신생대 말에서 최근기간 동안 여러 번의 취성변형작용과 다양한 응력장을 거치면서 비교적 최근까지 움직임이 확인된 암반으로서 단층작용의 영향을 많이 받아 파쇄가 심한 완만한 지형을 형성한다. 비탈면은 북북동주향의 태곡단층과 서북서 주향의 북곡단층이 교차하는 지역에 위치하며, 그 구성 암반에는 여러 규모의 수많은 단층과 단층대 및 파쇄대가 발달하고 있다. 본 연구에서는 비탈면에 대한 지질특성을 파악하고 이에 따른 대책공법을 제시하고자 한다. 연구지역 비탈면에 대한 대책공법으로 시공 중 혹은 보강이 완료된 이후에도 주변도로 및 지반에 대한 안전관리를 위하여 각 구조물별 사안에 따라 계측기를 설치하여 주기적인 계측 및 분석이 꾸준히 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.5-15
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• 2017

3힌지파괴(three-hinge failure)는 비탈면 방향과 평행한 절리와 그에 직교하는 절리로 구성된 암반비탈면에서 발생한다. 비탈면 설계 시 일반적으로 쓰이는 한계평형법과 유한요소법은 이러한 암반비탈면 내 3힌지파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 3힌지파괴를 모사하기 위해 2차원 DEM 해석프로그램인 UDEC을 이용하여 풋월 비탈면에서 흔히 발생되는 3힌지파괴의 메커니즘 및 안정성에 미치는 영향 인자에 대하여 매개변수 분석을 연구하였다. 매개변수 분석은 암반절리(층면절리, 공액절리 등)의 구조 및 지하수위 조건 등을 변경하여 수행하였다. 수치해석 결과, 3힌지파괴를 유발하는 인자 중 지하수위의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 층면절리 및 기저부절리의 마찰각 변화에 따라 안전율과 파괴 형태가 다르게 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 통해 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.195-204
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• 2017

본 사례연구에서는 신림~봉천터널 지하환기소 대단면 터널의 시공 사례를 소개하였다. 환기갱(폭 7.8 m, 높이 6.6 m)에서 환기소(축류팬실, 폭 20.8 m, 높이 12.3 m)로 터널 단면이 확대되는 구간에 대해 안전성 및 시공성 등을 고려하여 점진적인 확대 굴착 방안 및 Q 시스템을 이용한 확폭 구간의 임시 보강 방안이 검토되었다. 확폭이 완료된 이후 대단면 터널은 현장의 암반조건을 확인하고, 전산해석을 이용한 터널의 안정성 검토 등을 통해 암반등급에 따라 굴진장을 일부 조정하고, 터널 상부 굴착을 분할 없이 전단면 굴착으로 변경하여 시공성을 향상시켰다. 본 사례연구에서 소개한 시공 사례가 향후 유사한 조건의 지하환기소 또는 4차로 도로 등의 대단면 터널의 설계 및 시공에 유용한 참고 자료가 될 수 있기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2023

댐의 침투수량은 준공이후 댐 안전성 확보를 나타내는 지표 중의 하나이며, 유지관리를 위해 침투수량 측정을 실시하여 관리를 하고 있다. 댐 타입별로 침투수량에 대한 허용치와 관리기준치는 다르지만, 기본적으로 댐에서 발생되는 침투수량은 측정범위를 넘지 않도록 관리를 하고 있다. 댐의 침투수량 측정은 댐 하류에 누수집수벽을 설치하고 댐에서 발생되는 침투수량을 집수한 후 삼각위어를 통하여 침투수량을 측정하고 있다. 이러한 침투수량 측정은 대부분의 댐에서 실시간으로 자동측정하고 있지만, 경우에 따라 미계측 구간이 발생되어 댐 유지관리 측면에서 미계측에 대한 원인분석이 필요한 실정이다. 일반적으로 침투수량의 미계측 원인은 계측기기, 삼각위어, 누수집수벽, 기초지반 등 다양한 원인이 있지만 명확한 원인을 찾기는 어려움이 많다. 특히, 댐 침투수량의 경우 지하수위, 댐 표면 우수, 침투수가 같이 측정되기 때문에 원인분석을 위해서는 다양한 검토가 필요하다. 본 연구의 표면차수벽형석괴댐은 누수집수벽을 통하여 침투수량을 측정하고 있으나, 일부 구간 미계측 부분이 발생하여 기초지반, 댐체 하류사면, 여수로와 댐체 접합부를 통한 누수를 원인으로 추정하였다. 이를 조사하기 위하여 전기비저항 탐사, 시추조사, 수압시험, 지하수위 측정 결과를 이용하여 누수발생 추정위치를 찾고, 침투수량이 미계측되는 원인을 분석하고자 하였다. 전기비저항 탐사는 여수로 접합부, 누수집수벽 상·하류 구간을 선정하여 측정한 결과 상·하류 저비저항대가 존재하는 구간을 추정할 수 있었다. 수압시험 결과 기초암반은 2.3 ~ 21.3 Lu(3.65×10^-5 ~ 3.65×10^-4 cm/sec)의 범위로 누수 가능성이 있는 높은 투수성을 갖는 부분을 확인할 수 있었다. 전기비저항 탐사, 수압시험, 지하수위 측정을 통해 누수집수벽 기초지반 누수발생 원인분석 결과 누수집수벽 기초암반을 통한 누수로 누수집수벽에 댐체를 통한 침투수량이 저류되지 못하는 현상이 발생하기 때문인 것으로 판단되었다. 침투수량계의 정상화를 위해서는 조사를 통해 확인된 누수집수벽 기초암반 누수구간의 그라우팅 보수보강이 필요함을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.405-414
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• 2008

기존의 사면안정성 평가는 전체 사면을 균질하다고 가정하고 사면 내에서 가장 위험한 부분의 안정성으로 전체 사면의 안정성을 평가한다. 그러나 하나의 사면 내에서도 위치에 따라 암반/토사의 특성과 상태가 각각 다르기 때문에 기존 평가방법으로 분석한 사면의 안정성이 전체 사면의 안정성을 대표한다고 할 수 없을 뿐만 아니라 사면의 보강에 있어서도 과도한 보강을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이 같은 문제를 해결하고자 하나의 사면을 격자형의 셀로 분할하여 각각의 셀의 특성을 조사하고 안정성을 평가하는 셀 단위 평가법을 제안하였다. 셀 단위 평 가법에서는 사면을 구성 물질에 따라 토사사면과 암반사면으로 구분하며, 각각의 셀에 대해 강도, 체적절리계수(Jv), 절리간격, 지하수상태, 절리상태 등을 조사하고 이를 SMR 및 상태지수를 통해 안정성을 평가한 후 셀 별 조사 자료와 안정성 분석결과를 종합하여 작성된 등고선도를 통해 사면의 위치별 안정성을 평가하게 된다. 본 연구에서는 총 3개의 사면에 대해 셀 단위 평가법을 적용한 결과 대부분의 셀에서 계산된 SMR 값은 기존의 평가법에서 구한 사면 전체의 SMR 값보다 높았다. 이는 셀 단위 평가법이 기존의 평가법 보다 사면을 보다 정확하게 평가할 수 있음을 의미하며, 기존의 사면 평가법이 가진 과도한 보강과 관련된 문제를 해결 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.51-63
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• 2021

본 연구는 도심지 지하 교통망 건설 중 터널굴착 공정에 적용하는 차수·보강 그라우팅 공사의 품질향상을 위한 것이다. 기존의 터널 그라우팅 시공에서는 실시간으로 주입압 및 주입량을 보여주는 P~q~t charts를 기술적으로 온전히 활용하지 못하였다. 그 이유는 주입지반의 차이 및 주입 중 어떤 문제가 발생할 시에 P~q~t charts가 어떻게 변화하며, 그에 따른 표준적인 주입유형을 보여주는 주입 그래프 패턴, 특성, 판정, 그에 따른 조치유형 및 조치방법에 대한 기술적 판단방법이 없었기 때문이다. 본 논문은 상기의 문제점 등을 해결하기 위한 일환으로 일반 및 알고리즘 그라우팅 시 토사층 및 암반층으로 구분하여 주입유형, 특성, 판정방법, 그리고 조치유형 및 조치방법 등의 연구를 수행하였다. 새롭게 개선된 토사층 P~q~t charts에서는 일반그라우팅과 알고리즘 그라우팅 둘로 나누어 각각 6가지 유형으로 구분하였고 각 유형에 따른 특성 및 판정방법을 도출하였으며 일반주입유형과 알고리즘 주입유형에서의 각 유형별 조치방안도 개발하여 현장에서 쉽게 적용 가능하도록 제안하였다. 또한, 개선된 암반층 P~q~t charts에서도 각각 6가지 유형으로 구분하여 토사층과 같이 해당 유형에 상응하는 조치방안을 개발하여 현장에서 쉽게 적용 가능하도록 제안하였다. 따라서, 도심지 지하 교통망 건설 중 터널굴착 공정에 적용하는 차수·보강 그라우팅 공사에서 예비단계의 현장시험 혹은 시공 중 단계에서 시간에 따른 주입압 및 주입량의 데이터인 P~q~t charts를 실시간 측정하여 주입유형을 분석하고 조치방법을 마련하여 더 나아가 모든 그라우팅 단계에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.528-546
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• 2018

국내외 터널공사에서 TBM의 적용사례가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 도심지터널과 하 해저터널의 시공에서 TBM 굴착 공법은 발파공법에 비해 여러 장점을 가지므로 우선적으로 고려되는 경우가 많다. 도심지와 하 해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 지질특성으로 인한 지반보강과 지반개량을 필수적으로 고려하여야 한다. 터널공사에서 지반 보강 및 개량 공법으로 그라우팅 공법이 널리 활용되고 있다. TBM 공법이 가지는 고속굴진, 굴진안정성, 환경피해 최소화 등 장점을 극대화하기 위해서 특수지반 조우 시 지반조건에 적합한 그라우팅재료와 공법을 선정하는 것이 공사비와 공기의 증가를 줄이는데 매우 중요하다. 하지만 현재까지 국내에서는 특수지반에 대한 보강 체계가 정립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 특수지반에서의 효율적인 시공을 위한 기초연구로서, 일반적인 암반 토사 지반조건 이외 특수지반에서 쉴드TBM 굴착 시 적용될 수 있는 그라우팅 공법에 대하여 고찰하였다. 또한 국내외에서 특수지반 쉴드TBM 시공사례로부터 지반조건에 따른 그라우팅 공법의 적용성을 분석하여 정리하였다. 향후 쉴드TBM을 적용한 터널 시공 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 재료와 공법을 선정하는데 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.305-317
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• 2004

세계적으로 장벽식 채탄법이 많이 적용된 반면, 국내에서는 좁고 경사진 탄층의 특성에 의하여 위경사승 붕락식 또는 중단 붕락식 채탄법이 주로 사용되었다. 이러한 이유로 국내에 산재하는 폐광산은 그 규모와 특성을 파악하기가 어려운 특징이 있다. 따라서, 본 고에서는 국내 채탄법의 특정을 파악한 후 이를 바탕으로 동해고속도로 2공구 현장의 폐광산에 대한 조사 및 안정성 평가를 실시하였으며 추후 당 현장에 적용 가능한 최적의 지반보강공법을 선정하였다.