• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.299-311
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• 2023

TBM의 실굴진율을 향상시키기 위한 연속굴착 기술들이 개발되고 있다. 연속굴착은 설치중인 세그먼트를 제외한 나머지 세그먼트에 추력을 가해, 굴진 정지 시간을 줄이는 기술이다. 본 기술보고는 연속굴착 세그먼트에 관한 선행기술을 조사하였다. 주요 선행기술을 헬리컬 세그먼트, 육각형 세그먼트, 기존 세그먼트 방법으로 분류했다. 헬리컬 세그먼트 방법은 아직 시공사례가 없으며, 육각형 세그먼트 방법은 상용화에 성공하지 못했다. 기존 세그먼트를 이용한 연속굴착 방법은 실증에 성공했다. 해당 기술에 대한 추진잭 추력, 운영방법을 분석했다. 국내에서도 TBM 연속굴착 연구개발이 진행 중이며, 성공사례 분석을 통해 독자적인 연속굴착 방법이 개발되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.63-71
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• 2006

본 연구에서는 공기주입 방식과 공기주입 시간이 매립지가스 안정화에 미치는 영향을 평가하고 매립지굴착사업 진행시 굴착작업 시간을 판단하고자 실시하였다. 간헐주입의 경우 혐기성에서 호기성으로의 전환되는데 연속주입보다 8배 정도 긴 시간이 소요되어 매립지굴착사업과 같이 혐기성 가스를 빠른 시간 내에 호기성 가스로 치환하여 굴착작업을 수행해야 하는 경우에는 연속주입이 더 적합할 것으로 판단되었다. $0.2m^3/min$ 유량으로 공기를 연속주입한 후 중단하였을 때 공기주입 시간과 호기성 조건($CH_4$ < 5%)이 유지되는 시간과는 비교적 높은 상관도($r^2$ = 0.95)를 나타내고 있었다. 공기주입 시간을 1이라고 볼 때 공기주입 중단 후 호기성은 약 1.5배 정도의 긴 기간 동안 유지되고 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.267-281
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• 2015

본 연구에서는 흙막이벽과 같은 수직굴착과 터널과 같은 지하공간의 연속적인 굴착에 따른 지반 거동과 토압 변화를 실험적으로 연구하였다. 굴착 단계별로 벽체 거동, 토압 변화, 그리고 지표 침하의 측정이 가능한 길이 160cm, 높이 120cm의 모형 토조를 제작하였다. 실험은 균일하게 조성된 사질토 지반에서 벽체에 임의의 변위를 가하고, 토압 변화와 지표 침하를 확인하는 방식으로 수행하였다. 모형실험은 흙막이벽과 지하공간의 연속적인 시공을 모사하기 위하여 흙막이벽 굴착을 모사하는 우측벽체 10개 및 지하공간 굴착을 모사하는 하부벽체 5개를 순서대로 거동시켜 모사하였다. 실험 결과, 벽체의 주동변위로 감소된 토압이 주변 벽체로 분담되는 아칭현상이 모든 벽체에서 발생함을 확인하였다. 연속되는 시공을 모사한 실험에서 phase마다 아칭현상을 확인할 수 있으나, 하부1단 벽체의 거동 시, 우측10단 벽체는 다른 경우와 달리 토압이 50%정도만 회복됨을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.345-352
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• 2022

도심지 터널 건설에서 발파공법은 민원이 제기되는 문제점이 있어 적용에 제약받고 있다. 이에 대한 대안으로 TBM 및 기계굴착 공법 적용이 필수적으로 검토되고 있다. 이 중 쉴드 TBM(Tunnel Boring Machine)은 굴진과 세그먼트 체결이 번갈아 반복되며 굴진하는 공정을 가지고 있는데, 세그먼트 체결 동안 굴진을 멈추게 된다. 이러한 가동 정지시간을 최소화하고자 세그먼트 체결 중에도 가동할 수 있는 연속굴착형 TBM 기술이 개발되고 있다. 나선형 세그먼트의 굴진 반력을 확보하기 위해 추진잭을 개조하고 신뢰성을 확보하는 연구가 진행 중이다. 또한 체결 중 세그먼트를 제외한 나머지 부분의 추진잭을 가동하는 유압제어 및 유압시스템 설계기술이 개발될 예정이다. 본 보고는 연속굴착형 TBM 과제 중 부품개조 및 유압제어 기술에 대한 일부 내용을 소개한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.93-105
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• 2001

해성토층(풍화토 및 모래질 충적토가 암반 위에 쌓인) 위에 준설매립된 수도권 해안매립지역에서 원형의 대심도 굴착공사로 인하여 발생하는 지중연속벽의 수평변위에 대한 현장계측을 중심으로 연구를 수행하였다. 현장측정으로는 지중연속벽의 8방향에서 벽체수평변위와 철근응력, 토압, 간극수압 등이 측정되었고, 정확한 측정결과를 얻기 위하여 합리적인 해석 및 보정방법이 연구되었다. 현장측정결과 굴착시공단계에 따라서 벽체수평변위가 증가하였으며, 일정깊이에 존재하는 점토층을 굴착함으로써 간극수압의 급격한 변화가 측정되었다. 한편, 굴착전후의 구속압감소에 따른 지반물성치의 변화를 정리하였다. 굴착전후의 탄성계수는 일정깊이까지 상당한 정도로 감소됨을 알 수 있었고 굴착전후 여러 가지 시험방법에 따른 탄성계수의 차이들을 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.179-191
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• 2000

본 연구에서는 화강토 지반상의 자립식 diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 벽체의 근입깊이비, 지하수위 및 굴착조건(연속 및 단계굴착)을 변화시키면서 원심모형시럼을 수행하였다. 원심모형실험시 지반굴착은 흙과 동일한 밀도로 혼합된 zine chloride 용액이 배수되도록 밸브를 조작하여 실시하였으며, 굴착에 의해 발생되는 지반의 변형괴 벽체의 변위 및 휨모멘트를 시간경과에 따라 측정하였다. 실험결과, 벽체의 근입깊이비가 증가함에 따라 벽체의 휨모멘트는 증가하는 반면, 굴착과정동안 배면측에서의 간극수압 감소속도는 감소하였다. 최종 굴착단계에서 굴착후 시간경과에 따른 침하량은 굴착과정중의 침하？에 비해 5~7% 정도를 나타내었다. 최대표면침하량과 벽체변위를 굴착깊이로 정규화한 결과 최대 침하량은 벽체 변위량의 0.8~1.2배9평균0.91배)사이에 분포하였다. 굴착깊이로 전규화한 벽체변위와 근입깊이와의 관계는 지수함수식으로 제안하였다. 파괴면은 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었으며, 퐈괴면의 각도는 66~72.5$^{\circ}$정도로 이론적인 파괴면의 각도보다 크게 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.278-290
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• 2000

불연속면이 발달한 암반 내에서 터널을 굴착하는 경우 불연속면을 고려한 터널의 역학적 안정성을 검토하는 것이 중요하다. 불연속 암반 내에 터널을 굴착하게 되면 대부분의 거동은 불연속면에서 발생하게 된다. 이는 암반블록보다 암반 내 불연속면의 강성이 현저하게 작기 때문이다. 불연속면을 고려한 터널의 안정성 해석은 암반을 연속체로 가정할 때 필요한 입력변수 외에 여러 종류의 입력변수가 추가로 필요하다.(중략)

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.920-926
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• 2014

본 연구에서는 지하굴착공사에서 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 기법에 관하여 역해석 알고리즘을 이용하여 현장시공사례에 적용하고 그 타당성을 검증하고자 한다. 이를 위해 IT 분야의 정보 처리 지식이 필요하고 전공융합의 필요성이 대두되어 건설 분야에 알고리즘의 적용을 시도하고자 한다. 본 연구의 기법에서 예측변위형상도는 굴착시공 시 연속벽체에 작용하는 토압과 연관이 있으며 이는 앵커 제거 후 시공하는 연속벽체의 안정성에 영향을 미치기 때문에 굴착단계별 변위형상도를 미리 예측하는 것은 아주 중요한 문제이다. 본 연구에서는 이를 위해 3곳의 지하연속벽을 사용한 현장에 반복적 역해석 알고리즘 기법을 세 단계로 적용하여 최종굴착 시 계측변위와 비교하였다. 그 결과 계측치와의 변위형상도가 잘 일치하고 있어 본 연구의 해석기법에 대한 타당성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.259-262
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• 2006

본 연구는 지하처분연구시설(URT : Underground Research Tunnel)시설 건설공사와 관련하여 굴착 후의 지하수유동체계 변화를 예측하기 위하여 수행되었다. 지하수유동체계 모사를 위해 사용된 모델은 연속체 매질 개념의 Visual Modflow이며, URT 주변의 시추공에서 조사된 자료를 초기 입력자료로 이용하였다. 1단계 터널굴착 후에 계측된 지하수위 및 터널 내 지하수 유입량을 토대로 모델교정을 수행하였고, 교정된 모델을 이용하여 2단계 터널굴착 후의 지하수유동체계를 예측하였다. 1단계 굴착 후 약 4.3m의 수위강하가 발생한 KP-2번공은 2단계 굴착 후에는 약 0.05m의 수위강하가 예측되었다. 또한 2단계 굴착 후의 지하수위는 터널 입구를 기준으로 약 108m지점부터 터널 종점부 175m까지는 터널 상부에 분포하며, 종점부 175m지점에서는 지하수위가 터널 천장(roof)부로부터 약 12.7m 상부에 위치하는 것으로 예측되었다. 지하수위의 강하범위는 터널 중심부로부터 반경 약 300m까지 발생되는 것으로 예측되었고, 예상 지하수 유입량은 24.7ton/day로 1단계 공사 후보다. 약 2.7ton/day 증가하며, 공동굴착 전 터널 중심부의 지하수가 지표까지 도달하는 시간은 약 39.8년이 소요되는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.75-89
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• 2014

최근 세계 여러 나라에서는 지하공간의 활용이 증가하고 있다. 특히, 저심도 굴착의 경우 대부분 개착식 굴착공법을 적용하는데, 극심한 교통 체증 및 인접구조물의 불안정 등의 문제가 발생될 수도 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 저토피 토사구간에서 충분한 안정성을 확보하고 공사기간을 최소화하며 터널을 굴착할 수 있는 M-CAM공법(Modified Cellular Arch Method)이 제안되었다. 본 연구에서는 M-CAM공법 적용 시 주열식 수직연속벽체(Continuous Pile Wall, CPW)의 규격 및 지반조건이 터널 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 민감도분석을 수행하였다. 우선 터널의 안정성에 영향을 주는 매개변수로는 수직연속벽체의 근입깊이, 직경, 측압계수 그리고 지반상태를 선정하였다. 한편 수치해석을 위해서, 유한차분법에 기초를 둔 FLAC 2D가 이용되었다. 본 연구결과 수직연속벽체의 규격 중 근입깊이가 터널 안정성에 가장 큰 영향을 주는 것을 확인되었다.