• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.17 no.6
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• pp.653-664
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• 2015

When the structural analysis is performed for the concrete lining of the water pressure tunnel, many parameters are considered such as relaxed ground loads, internal water pressure, external water pressure, the shrinkage of the concrete lining, grouting pressure, etc. But, there are no standards and manuals for the structural analysis for the concrete lining of the water pressure tunnel. Above all, the external water pressure has an much effect on the stability of tunnel. So, in case that permeability of ground is large, the external water pressure should be decreased by installation of weep hole, or reinforced ground by ground improvement grouting should be pressed by the external water pressure instead. But, when weep hole is installed to reduce the external water pressure, the many problems may me occurred. Thus, reasonable approach for treatment of the external water pressure is necessary if weep hole is not installed. Therefore, the purpose of this study is to analyze design cases and studies for treatment of the external water pressure in performing structural analysis for the concrete lining of the water pressure tunnel, and to find reasonable method for tunnel lining modeling which is the treatment of the external water pressure according to permeability of ground and consequently the design of ground improvement grouting.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.323-323
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• 2017

본 연구 대상인 주암댐-주암조절지댐간 도수터널은 저수지 간 연계운영을 통하여 서 남해안 일대의 용수 공급하기 위하여 건설되어 운영되었으나, 터널의 구조적 불안정성이 제기됨에 따라 향후 발생 가능성이 있는 용수공급 중단을 방지하기 위하여 신규 도수터널이 제안되었다. 계획된 신규 도수 터널의 주요 시설물은 크게 양방향 운영이 가능한 터널(D=3.3 m, L=11.23 km), 각 저수지 상황별 운영을 위한 취수문비 2개소, 도수가 이루어지는 상황에서 수문 돌발 폐쇄시 수충격을 감쇄하기 위한 배기구(air vents) 2개소가 계획되었다. 이에 따라 본 연구에서는 주암댐에서 주암조절지댐으로 최대 유량이 통수되는 상태에서, 수문폐쇄에 따른 수충격을 정량적으로 분석하고자 Joukowsky 공식에 적용하여 완폐쇄와 급폐쇄시 도수터널의 안정성을 검토하였으며, 수문 폐쇄로 인한 천이적인 흐름상태 등 수충격 모의가 가능한 1차원 ITM 모형을 적용하여, 수리분석과 수치모형과 결과 비교하고, 계획된 배기구의 유무에 따른 효과를 알아보고자 하였다. 분석 결과, 계획된 0.3 m/min으로 수문을 폐쇄할 경우, 도수터널의 안정성에는 문제가 없을 것으로 분석되었으나, 수문을 급 폐쇄 할 경우, 압력수두가 크게 증가하여 도수터널에 위험이 있을 것으로 분석되었으며 배기구 유무에 따른 수충격 검토 결과 도수터널 내의 수압상승을 적절히 조절하는 조압수조의 역할을 만족스럽게 수행할 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the KSEE Conference
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• 2008.10a
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• pp.17-28
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• 2008

국책사업이나 SOC의 확충을 위한 도로 및 철도의 건설에서 적용되는 터널의 단면크기를 보면, $50m^2$에서부터 $100m^2$이상의 중 대단면 터널이 주를 이루고 있으나, 전력구, 통신구, 소규모로 운영되는 광산의 채광용 터널, 용수를 위한 도수로터널 등 특수한 용도로 설계, 시공되고 있는 터널에서는 $20m^2$이하의 단면크기를 갖는 경우가 있다. 이러한 소단면 터널의 경우에는 협소한 작업공간으로 인하여 적용공법 뿐만 아니라 장비의 사용 또한 제약을 받게 되어 작업효율이 저하되고 공사기간이 늘어나게 되는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 특히, 에멀젼 폭약을 사용하는 발파에서 먼저 기폭된 발파공의 충격압력에 의해 인접공의 폭약이 예비압축(Precompression)되어 사압현상을 일으키고 잔류약을 발생시키는 사례가 종종 발생하고 있다. 사압현상은 당해 발파의 실패와 함께 2차적인 사고의 위험요인이 될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 대책을 수립하여야 한다. 이를 위해 기존 문헌을 통하여 사압현상의 원인과 발생 가능성을 검토하였고, 국내에서 주로 사용되는 에멀전폭약의 수중 내충격성시험과 충격압력 전달시험을 실시하여 사압현상의 발생정도를 측정하였으며, 사압현상이 발생한 소단면 터널현장을 대상으로 대책을 수립하여 적용하였다. 심발방법을 변경하여 전단의 충격압력을 견딜 수 있는 공간격을 확보하고 뇌관의 초시간격을 적절하게 배치한 발파패턴을 적용한결과, 사압현상을 억제하고 잔류약의 발생을 감소시켜 계획 굴진장을 확보하고 파쇄석의 크기를 감소시키는 등 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.14 no.2
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• pp.79-85
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• 2004

수로터널은 일반적으로 상수 및 용수를 도수할 목적으로 설치하는 터널로서 기능상 여러가지로 분류할 수 있으나, 도로, 철도, 지하철 같은 교통터널(transportiontunnel)과는 달리 터널내에 수압의 작용이 반복되는 특징이 있으며, 이를 기본으로 하여 내수압의 작용 유무에 따라 자유수면(무압터널)터별과 압력터널로 분류된다(Fig. 1. 참조). 또한, 용도에 따라 상하수도 터널, 발전용 터널, 여수로(spillway) 터널, 가배수(diversion) 터널 및 방류(outlet) 터널로 분류되고 있다. 본 고에서는 이러한 수로터널 중 터널식 여수로에서 발생할 수 있는 공동현상(cavitation)에 대하여 발생원 인과 대처방안 및 피해사례에 대하여 정리하고자 한다.(중략)

• Explosives and Blasting
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• v.26 no.2
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• pp.29-37
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• 2008

In general, the size of tunnel cross section in construction site is $50{\sim}200m^2$. But, electric cable tunnel, telecommunication cable tunnel, mine tunnel. Waterproof tunnel have small cross section less than $20m^2$. There are so many problem at small sectional tunnel: restriction of equipment, dead pressure by precompression, loss of efficiency, increase of work time. Especially, explosives remainder by precompression of previous detonation is serious problem. To find its measures of dead pressure (explosives remainder), the following series of progress have been conducted: (1) survey of previous study (2) investigate causes of dead pressure (3) set up of its measures (4) application and appraisal at tunnel site. The measures, change of cut pattern, hole space over 40cm, adjustment of delay time, are proved by experimental results.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.159-159
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• 2011

수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.13 no.4
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• pp.445-456
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• 2003

Backfill grouting and consolidation grouting are major reinforcing methods that enhance the stability of tunnel by filling the gap between the tunnel lining and the ground and increasing the stiffness of the ground. However, the effect of the grouting on the tunnel lining is not well established. Field measurements such as pressuremeter test, Lugeon test, and lining instruments were peformed to analyze the grouting effect on the tunnel lining for a waterway tunnel. The elastic modulus was increased up to 5 times than that of original rock mass due to consolidation grouting. This study shows that only 10% of grout pressure was acting on the back face of the tunnel lining. The final results are expected to be used for the design of the concrete lining.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.12 no.12
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• pp.13-20
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• 2011

The main objective of this paper is finding the influence factors and their degree of importance to steel liner's safety by investigating and evaluating the buckling incidents of steel tunnel liner under external water pressure. The study was based on the detailed investigation to the design conditions and incident shapes at 2m diameter waterway tunnel with a partially buckled internal steel liner and concrete backfilled lining as the raw water transmission pipe line of regional water supply project. Appropriate buckling theory capable of applying this incident points was selected by referring the existing literature and compared with the results of investigation. Also, hydrogeological characteristics of this site on buckling pressure was evaluated. The result of this study was shown that both the hydrogeological characteristics of upper geologic layers and proper tunnel construction are important factors on buckling at steel liner, and hydraulic gradient level should be decided according to the hydrogeological characteristics. This incident case analysis on steel liner of pressurized waterway tunnel was expected to provide more information for realizing the problems and improvements at each design, construction and maintenance stages.