• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.141-155
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• 2018

최근 국내외적으로 지하공동과 더불어 지반함몰발생 빈도수가 높아지고 있다. 따라서 지하 공동 주변부 응력이완영역의 복구에 대한 관심도 높아지고 있다. 이완영역은 지반 내에서 빈공간이 발생함에 따라 빈 공간 주변부의 지반이 원지반의 강성 및 다짐도를 잃고 느슨해진 상태로 추가적인 공동 확장 및 붕괴를 유발 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동 주변부 지반 이완영역을 보강하기 위해 팽창성 재료를 활용한 지반함몰 복구공법을 적용하고 이를 검증하고자 한다. 우선적으로 팽창성 재료의 기본 물리적 특성 및 팽창 특성을 파악하였고, 이완영역 모사 실험 장비를 제작하여 팽창성 재료의 팽창 시 이완영역에 미치는 영향을 파악하였다. 이완영역은 수치해석상 스프링계수로 모사하였다. 수치해석 변수로는 공동 체적에 대한 투입된 팽창성 재료의 부피비, 이완영역의 이완정도, 공동의 형상을 설정하였고, 이에 따른 이완영역의 전반적인 거동을 수치해석적으로 분석하였다. 해석 결과 해석 변수들은 서로 영향을 주는 인자들이였으며, 팽창성 재료가 지하공동에 삽입되었을 경우 지하공동 채움 및 이완영역 복구 정도를 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.180-187
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• 2002

터널을 굴착하게 되면, 터널주변지반에 이완영역이 발생하게 된다. 시공 중에 발생되는 이완영역을 파악하는 것은 터널의 안정성 및 록볼트의 개수, 길이 등을 검토하는 데 중요하다. 이완영역의 추정법은 실측에 의한 방법과 해석에 의한 방법 등이 있다. 본 논문에서는 일본에서 많이 활용되고 있는 사쿠라이 교수에 의하여 제안된 현장계측변위로부터 역해석방법에 의한 터널의 안정성을 평가하는 방법에 대하여 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권8호
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• pp.13-24
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• 2014

지반아칭을 규명하기 위해 일련의 트랩도어 모형실험을 실시하였다. 이 모형실험에서 지반아칭현상은 모형토조바닥에 작용하는 연직토압의 변화를 관찰함으로서 확인할 수 있었다. 트랩도어 재하판의 하강으로 지반변형을 발생시킴으로서 트랩도어 상부지반에 이완영역이 발생하였다. 이때 이완영역내의 응력은 지반아칭현상에 의해 트랩도어 주변의 정지영역으로 전이됨을 알 수 있었다. 즉 연직토압은 이완영역 내에서는 급격히 감소하였고 정지영역에서는 크게 증가하였다. 이완영역 내 연직토압의 최대감소율과 정지영역에서의 연직토압의 최대증가율은 지반밀도에는 영향을 받지 않았으나 트랩도어 재하폭의 크기에는 영향을 크게 받았다. 이완영역은 타원형상으로 정의할 수 있었으며 이타원의 장축은 트랩도어 중앙에서의 이완영역높이의 두 배 크기에 해당하였고 단축은 트랩도어 폭 크기에 해당하였다. 여기서 트랩도어 중앙에서의 이완영역높이는 트랩도어 폭의 1.5배 크기로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.343-352
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• 2005

본 연구에서는 기존의 암반 이완하중 산정 방법을 비교 분석하고, 보다 정확한 2-arch 터널 라이닝 설계를 위해 굴착으로 인해 발생하는 터널 주변의 이완영역을 보다 체계적으로 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해, 터널 굴착 후 국부 안전율이 재분포된 응력으로부터 계산되었으며, 국부 안전율이 2.0 또는 3.0에 해당하는 영역을 이완영역으로 가정하여 이완하중고가 산정되었다. 본 연구에서 제시된 방법은 터널의 형상 및 지반조건에 영향을 받지 않고 이완하중고를 구할 수 있는 방법으로, 국부안전율이라는 비교적 명확한 기준에 의해 이완하중고가 산정되기 때문에, 콘크리트 라이닝 설계 시 설계자의 주관에 따라 결정되는 단점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.13-21
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• 2014

본 연구에서는 쉴드 TBM 공법의 다양한 세그먼트 모델링 기법에 따른 비교 해석을 통하여 해석기법에 따른 차이를 분석하고 이에 따른 합리적인 모델링 기법을 제안하였다. 또한 암반 이완하중 산정모델에 따른 하중 분석 및 3차원 유한요소해석을 통하여 실제 현장에서 적용 가능한 합리적인 하중산정 방법을 제시하였다. 암반분류에 의한 이완영역의 산정방법은 암반등급이 높은 지반에서는 결과의 차이가 크지 않으나 지반등급이 낮은 지반에서는 그 차이가 매우 크게 나타났으며, 3차원 해석에 의한 이완영역 산정결과 지반등급이 낮은 지반의 이완영역은 각 방법의 중간 정도 범위에 위치할 것으로 예측되었으며 지반등급이 낮은 지반의 세그먼트 계획 시에는 기계식 터널 굴착 특성을 반영한 3차원 해석을 통한 이완영역의 산정을 적극 검토할 필요가 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.67-74
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• 2017

지반 공동 발생으로 인한 지반함몰 사고를 미연에 방지하기 위해서는 발생된 공동 주변 지반의 이완영역에 대한 역학적 특성 평가와 더불어 이에 상응하는 적합한 보강 대책을 신속히 수립하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 지중 공동 주변의 이완영역 발생에 대한 메커니즘 분석을 위해 유한요소 수치해석을 실시하였다. 수치해석에서는 지중 공동과 이완영역을 모사하기 위해 강제변위법을 적용하였으며, 수치해석 결과는 실내모형실험을 수행한 기존 연구 결과를 이용하여 검증하였다. 유한요소 수치해석 결과로부터 토사 유실로 인한 공동 주변 지반의 간극비 분포 특성을 파악하였으며, 전단응력 감소 특성을 분석하여 이완영역의 범위를 정량적으로 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.299-306
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• 2019

본 연구에서는 층 다짐으로 조성된 지반을 모사한 모형실험에서 지반 공동 발생 시 지반의 이완영역 범위를 추정하기 위해 제작된 이완영역탐지기를 통해 이완영역을 측정하고자 하였다. 세립분과 조립질 토사를 조성한 층상구조로 구성된 지반에 대해 콘 직경의 크기에 따라 영향을 받는 것을 확인하였으며, 이에 따른 적절한 콘을 선정하기 위해 크기효과 실험을 수행한 결과 적절한 초소형콘을 설정할 수 있었다. 또한, 본 연구에서 적용된 LAD를 이용하는 경우 실내모형실험 지반의 다짐정도에 따른 경계면 및 상대밀도 차에 의한 관입저항치의 급격한 변화에 따라 지반의 이완상태를 파악할 수 있었다. 지반내 관입저항특성을 통해 공동주변부에서 발생하는 이완영역의 범위를 추정하였으며, 이완영역에서 관입저항력의 감소율을 통해 파괴 발생 영역을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.141-150
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• 2009

불연속면이 발달한 암반 내에서 해저터널을 시공할 경우 절리 내의 지하수 흐름이 터널 거동에 커다란 영향을 마치므로 안정성 평가 시 수리-역학적 연계해석이 필요하다. 실무에서는 일반적으로 암반이완하중을 고려하여 터널의 콘크리트 라이닝을 설계한다. 연속체 해석 시 잠재적 이완영역을 터널 주변의 국부안전율 분포를 이용하여 수치해석에 의해 산정하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 절리가 발달한 암반의 경우는 절리의 거동이 터널 전제 거동에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 불연속 암반 내에 터널 굴착으로 인해 발생하는 잠재적 이완영역을 산정하는 방법을 제안하고 민감도 분석 및 연속제 해석 결과와 비교를 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.43-53
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• 2019

본 논문에서는 하수관거 파손에 따른 토사 유실로 인해 발생되는 지중 공동 및 이완영역의 규모를 정량적으로 분석하기 위해 하수관거 파손 폭과 하수관거 상부의 토피고 변화를 고려한 유한요소 수치해석을 실시하였다. 수치해석에서는 선행 연구에서 검증된 역학모델을 적용하였으며, 강제변위법을 이용하여 토사 유실에 따른 하수관거 파손부 주변지반의 역학적 거동을 모사하였다. 수치해석 결과로부터 파손 폭 및 토피고 변화에 따른 모형지반의 간극비 분포, 지표면 침하, 전단응력 분포 특성을 분석하였다. 또한, 지중의 전단응력 감소 특성을 분석하여 지중 공동 및 이완영역의 경계를 결정하였으며, 파손 폭과 토피고 변화에 따른 공동 및 이완영역의 발생 규모를 정량적으로 평가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.260-266
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• 2010

본 연구에서는 모형실험을 통한 2-Arch 터널의 거동과 주변지반의 거동으로부터 중앙부 Pilot 터널굴착 및 선행터널(우측터널)과 후행터널(좌측터널) 굴착에 따라 좌 우 터널 상호간에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 보강영역의 상대강성비와 토피고에 따라 발생하는 원지반 이완영역 및 아칭효과에 의한 중앙필러 및 주변 지반의 하중전이 현상을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 2-Arch 터널의 시공순서를 반영한 실험순서에 따라 모형실험을 수행하였으며, 보강영역의 강성 및 토피고를 변화시켜 이에 따른 2-Arch 터널의 변형 및 주변지반의 변위를 측정하였다.