• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.239-248
• /
• 2020

터널 굴착 시 정확한 암반 분류는 적합한 지보패턴을 설치하는 데 도움을 준다. 암반의 분류를 위해 주로 RMR (Rock Mass Ration)과 Q값을 산정하여 수행되며, 페이스 매핑(face mapping)을 바탕으로 산정된다. 점보드릴 및 프로브드릴의 기계 데이터을 활용하거나 딥러닝을 활용한 굴착면 사진 분석 등의 방법이 암반등급 분류를 예측하기 위해 사용되고 있으나, 분석 시 오랜 시간이 소요되거나, 굴착면 전방의 암반등급을 파악할 수 없다는 점에서 한계를 갖는다. 본 연구에서는 순환인공신경망(Recurrent neural network, RNN)을 활용하여 굴착면 전방의 Q값을 예측하는 방법을 개발하였고 페이스 매핑으로부터 획득한 Q값과 비교/검증하였다. 4,600여개의 굴착면 데이터 중 70%를 학습에 활용하였고, 나머지 30%는 검증에 사용하였다. 학습의 횟수와 학습에 활용한 이전굴착면의 개수를 변경하여 학습을 수행하였다. 예측된 Q값과 실제 Q값의 유사도는 RMSE (root mean square error)를 기준으로 비교하였다. 현재 굴착면과 바로 직전의 굴착면의 Q값을 활용하여 600회 학습하여 예측한 Q값의 RMSE값이 가장 작은 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 학습에 사용한 데이터 값 등이 변화하는 경우 변화할 수 있으나 터널에서의 이전 지반상태가 앞으로의 지반상태에 영향을 미치는 시스템을 이해하고, 이를 통해 터널 굴착면 전방의 Q값의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
• /
• pp.155-161
• /
• 2000

터널공학에 있어서 지보시스템에 가해지는 최종 하중을 제어하기 위한 지보의 거동에 관한 많은 연구가실시되었다. 기술적으로 타당한 설계와 안전율이 확보된 경제적인 시공을 위해서는 해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 또한 굴착과 보강의 일련의 시공과정에 대한 역학적인 이해가 필요하며 암반-지보 반응거동에 대한 규명이 이루어 져야 한다. 암반과 지보의 거동에 관한 대부분의 연구는 단순화한 가정에 의한 이론적 해석이 주를 이루고 있다. 또한 터널 주위의 암반 조건에 따른 명확한 기준이 없어 터널 설계시 어려움이 많다. 본 연구에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 암반조건에 따른 해석을 실시하여 암반-지보 반응곡선을 구하였다. 실제 시공과 유사한 조건을 부여하기 위해 암반등급과 측압계수를 달리하여 해석을 실시하였다. 그 결과 암반조건에 다른 암반-지보 반응곡선의 nomogram을 도출하였으며, 이는 설계 초기에 지보압 및 터널의 허용변위에 대한 효율적인 예측을 실시하는데 있어 유용할 것이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제10권3호
• /
• pp.403-409
• /
• 2000

터널공학에 있어서 지보시스템에 가해지는 최종 하중을 제어하기 위한 지보의 거동에 관한 많은 연구가 실시되었다. 기술적으로 타당한 설계와 안전율이 확보된 경제적인 시공을 위해서는 해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 또한 굴착과 보강의 일련의 시공과정에 대한 역학적인 이해가 필요하며 암반-지보 반응거동에 대한 규명이 이루어져야 한다. 암반과 지보의 거동에 관한 대부분의 연구는 단순화한 가정에 의한 이론적 해석이 주를 이루고 있다. 또한 터널 주위의 암반 조건에 따른 명확한 기준이 없어 터널 설계 시 어려움이 많다 본 연구에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 암반조건에 따른 해석을 실시하여 암반-지보 반응곡선을 구하였다. 실제 시공과 유사한 조건을 부여하기 위해 암반등급과 측압계수를 달리하여 해석을 실시하였다. 그 결과 암반조건에 다른 암반-지보 반응곡선의 nomogram을 도출하였으며, 이는 설계 초기에 지보압 및 터널의 허용변위에 대한 효율적인 예측을 실시하는데 있어 유용할 것이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제16권3호
• /
• pp.195-202
• /
• 2006

터널 설계 공사에서 터널 굴착 시 암반 내 절리 및 파쇄구간에서 발생하는 지하수 유입과 그에 따른 지하수위 저하를 예측 판단하기 위해서 다양한 현장 조사와 모델링 분석 등을 실시하였다. 그러나, 수리지질학적 특성상 다공질과 균열 암반 매질간의 정확한 구별 없이 혼별 되어 적용되었기 때문에 합리적인 설계 적용에 어려움이 많았다. 또한, 다양한 조사방법들의 정확한 적용 목적과 상호 관계에 대한 명확한 규정 없이 실시되어 획득된 결과들의 중첩, 실제 필요한 자료의 미획득, 잘못된 자료 결과의 적용 등을 발생 시켰다. 따라서, 본 논문에서는 지하수 환경 영향 평가 조사 과정에서 실시되는 여러 가지 방법들을 현장 조사, 현장 시험, 그리고 수치해석 프로그램 순으로 구별하여 각 방법들의 수리적 특성을 정의하고 적합한 적용 대상을 규명 하였다. 또한 각 방법들의 상호관계 및 전체적인 조사 순서에 대한 전체적인 기술지도를 작성하였다. 작성된 지도를 통해 해당되는 대상 지역 특성에 따라 적절한 조사 방법의 배치, 시험 수량 및 분석 방법 등을 결정하여 체계적인 조사를 수행 하여 우리나라 터널 구간 주변에 대부분 분포하는 암반 내 지하수 환경 시스템을 보다 합리적으로 규명하여 반영할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
• /
• 제13권1호
• /
• pp.20-32
• /
• 2003

균열암반에서 콜로이드를 동반한 방사성 핵종의 이동을 핵종붕괴사슬과 주변암반으로제한적 분자확산을 고려하여 모사하였다. 암반 내 핵종 이동을 모사하기 위한 핵종이동 시스템과 지배 방정식 및 초기/경계 조건을 설정하여 반 해석해를 도출하였으며, 수치적 라플라스 역변환을통하여 반해석해의 검증을 실시하였다. 유사콜로이드의 반응상수가 균열 내에 미치는 영향과 콜로이드의 여과작용이 핵종이동에 미치는 영향 그리고 주변 암반으로 제한적 확산이 핵종이동에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 지하수 내에 존재하는 유사 콜로이드의 양이 많아질수록 균열 내 방사성 핵종이동의 가속현상이 크게 나타났으며 여과 계수가 모든 핵종에 대하여 $10^{-3}$ (m$^{-1}$)보다 클 경우 여과에 의한 핵종 지연을 무시할 수 없었다. 콜로이드 존재로 인한 핵종가속과 더불어, 주변암반으로 방사성핵종의 분자확산이 제한적일 경우에 예측된 핵종가속현상은 확산깊이가 적을수록 더 커지는 것을 알 수 있었고, 이때 가속에 영향을 주는 유효확산깊이가 존재하는 것을 발견할 수 있었다. 또한 주변암반의 저지계수가 클수록 제한적 확산깊이에 따른 핵종들의 가속범위의 증가를 볼 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.141-155
• /
• 2023

전기비저항을 이용한 모니터링 기술은 비파괴적으로 데이터 수집이 가능하여, 터널 및 지하구조물의 건전도 평가를 목적으로 활발히 활용되고 있다. 터널 시공에서 단층파쇄대와 같은 취약 구간은 지반의 변위 발생 및 응력 변화 등의 문제를 일으킨다. 따라서 터널 구조물의 역학적 안정성 확보를 위해 단층파쇄대 구간의 절리 상태 예측이 필요하다. 절리의 크기 및 충진물의 공극률 모니터링은 암반의 절리 상태 예측을 위해 필수적이다. 하지만 기존 연구에서는 자연상태의 암반절리 내 입자 크기의 다양성을 고려하지 못한 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 암반절리 상태 충진물의 조립토 입자혼합상태에 따른 전기비저항 실험을 수행하였다. 실험 결과, 동일한 공극률 조건에서 충진물의 크기가 작을수록 전기비저항 값이 증가하는 경향성을 확인하였다. 본 연구결과는 터널 구간 내 암반절리 내 조립토 충진물을 포함하고 있는 지반의 전방 예측 및 거동 평가를 위한 전기비저항 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제26권4호
• /
• pp.578-599
• /
• 1994

방사성 폐기물 처분장의 건설에 가장 중요한 부분중의 하나는 처분안전성의 확보일 것이다. 처분장 안전성평가는 처분장이 입지하는 환경에 대한 실험실적 자료 또는 현장 자료의 충분한 데이타베이스와 처분시스템에서 일어날 수 있는 주요한 프로세스를 기술하는 수학적 모델을 통하여 이루어지게 된다. 처분시스템의 기본적인 기능은 처분된 폐기물고화체를 인간환경으로 부터 완벽하게 고립시켜 처분장내에 영구적으로 격리시키는 것이다. 그렇지만 정상적이든 비정상적이든 핵종은 항상 유출될 가능성이 있고 설사 이러한 경우라도 충분히 안전한 것을 입증하는 것이 처분장 성능 평가와 안전성평가의 주요한 목적이 된다. 한편 장기간에 걸친 처분 안전성 평가는 전산 프로그램을 통한 이론적 예측에 의해서만 가능하므로, 처분안전성 평가도구의 개발 및 확보의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다. 이 연구에서는 처분장이 입지하는 암반 매질에서의 핵종의 이동을 기술할 수 있는 여러 모델을 검토하고, 특정 처분부지에 대한 종합적 안전성 평가를 수행할 수 있는 방법론을 제시할 목적으로 임의의 1개 부지의 지형도및 추정가능한 지질관련 자료를 이용하여 해당 부지에 대한 가상의 핵종 유출 시나리오를 설정하여 부지특성적인 예비 종합 안전성 평가를 수행하여 보았다.

• 터널과지하공간
• /
• 제19권3호
• /
• pp.236-247
• /
• 2009

도심지에서의 인구 및 시설물 과밀화 현상으로 인해 지하 공간의 효율적 활용 문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결책으로 저심도 지하공간의 개발이 증가되고 있다. 그러나 저심도 터널 굴착시 예상치 못한 붕락 문제도 함께 증가하고 있으므로, 터널 붕락으로 인한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위해서는 굴착 개시전에 암반거동 유형을 파악하고 분류하는 것이 필요하다. 특히 붕락(cave-in)의 경우 낙반이나 소성변형보다 발생규모가 크고 빠르게 일어나는 특징이 있으므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 7가지의 매개변수-일축압축강도, 암질지수, 절리면 상태, 응력 상태, 지하수, 지진 및 진동, 터널 폭을 이용하여 붕락 거동 유형을 파악하고자 하였다. 이러한 매개변수로부터 붕락 거동을 예측하기 위해서는 현장 사례로부터 충분한 자료를 확보하여야하나 현장자료의 부족 등의 현실적인 한계를 고려하여 7가지 매개변수들간의 상호영향성과 가중치를 산정하기위해 전문가 집단의 의견과 암반공학시스템의 원리를 이용하였다. 그 결과로 저심도 암반터널에서의 붕락 거동 지수를 서울 지하철 9호선 000구간에 적용하였다. 한편 288가지 경우의 불연속체 해석을 통해 붕락 발생 유무를 확인하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다. 또한 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀식으로 지보패턴별 파괴확률을 산출하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제7권1호
• /
• pp.73-88
• /
• 2005

본 논문에서는 현재 암반 지하 구조물의 설계에 있어 사용되고 있는 접근법인 정량적 암반분류시스템, 시공중 암반 거동에 근거한 분류시스템 그리고 일반적인 정성적 설계 절차의 특징 및 장단점을 살펴보았으며, 이러한 설계 기법의 단점을 해결하기 위하여 제안된 오스트리아 터널 설계 가이드라인을 소개하고 국내의 경우와 비교하였다. 그 결과 기술적으로 안전하고 경제적인 터널 건설을 위해서는 불확실한 지반조건 및 환경조건에 매우 유연하게 대처할 수 있는 설계 및 시공 기술이 필요하다고 판단되며, 오스트리아 터널 설계 가이드라인에서 이와 관련된 기준을 제시하고 있다. 따라서 국내에서도 안전하고 경제적인 터널 건설을 위하여 시공중 계측 자료를 충분히 활용하여 실제 지반 조건을 예측하고 불확실한 지반 조건에 유연하게 대처할 수 있는 설계 및 시공 기술을 적용하는 것이 바람직하다고 사료된다.

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