• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.229-242
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• 2009

본 논문에서는 터널굴착으로 발생한 지표면에서의 최대 침하 및 수평변위와 총 침하부피량을 추정하기 위하여 서로 상이한 지층에서 다양한 깊이 및 직경, 서로 다른 시공조건(지반손실량)을 가진 터널에 대해 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 얻어진 지표면에서의 최대 침하량은 터널 굴착부 천단에서의 최대 침하량과 지층별, 터널직경 및 깊이, 시공조건(지반손실량)별로 비교되었으며, 또한 지표면에서의 최대 침하량은 지표면에서의 최대 수평변위량과도 비교하였다. 뿐만 아니라, 터널굴착부에서 발생한 지반손실량($V_L$)과 지표면에서 형성된 총 침하부피량($V_s$)을 지층 및 터널깊이와 직경을 달리하여 상호 비교하였다. 수치해석을 통해 얻어진 결과는 그 적용성과 타당성을 검증하기 위하여 기존 현장계측자료와의 비교가 수행되었으며, 이를 통해 본 연구의 수치해석 결과가 향후 터널굴착으로 발생된 주변 지반의 거동을 파악하고 분석하는 실무자료로서 활용될 수 있다는 것을 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3C호
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• pp.167-174
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• 2010

본 논문에서는 터널굴착으로 발생한 주변 단일지층 및 복합지층 지반에서의 지반변위에 대한 거동을 상호 비교하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 단일지층 및 복합지층 조건에서 서로 다른 시공조건(지반손실량)을 가진 터널에 대해 수행되었으며, 수치해석 결과로부터 얻어진 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량은 지층조건 및 시공조건별로 상호비교되었다. 뿐만 아니라, 수치해석을 통해 얻어진 지표면에서의 최대 침하량은 터널 굴착부 천단에서 발생된 최대 침하량과 지층조건 및 시공조건(지반손실량)별로 상호 비교되었으며, 지표면에서의 최대 침하량과 최대 수평변위량의 관계 또한 지층조건에 따라 상호 비교되었다. 더불어, 지층조건에 따라 터널굴착부에서 발생한 지반손실량($V_L$)과 지표면에서 형성된 총 침하부피량($V_s$)이 서로 비교되었다. 수치해석을 통해 얻어진 결과와 기존 현장계측자료와의 비교가 수행되었으며, 이를 통해 본 연구의 결과가 향후 터널굴착으로 발생된 서로 다른 지층조건을 가진 주변지반에서의 거동을 파악하고 분석하는 실무자료로서 활용될 수 있다는 것을 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1C호
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• pp.53-63
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• 2011

본 논문은 터널굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 지반조건(느슨한 모래, 조밀한 모래, 연약한 점토, 단단한 점토) 및 시공조건(지반손실량)을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물이 서로 다른 지반조건 및 시공조건(지반손실량)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사되었다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생될 수 있도록 개별요소법(DEM)을 이용하여 모델링되었다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 4층 블록식구조물의 거동 및 손상정도가 지반변위의 크기에 따라 조사되었으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 지반조건 및 시공조건(지반손실)별로 비교되었다. 뿐만 아니라, 다양한 지반조건 및 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기가 손상도 예측기준 (Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시되었다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.29-40
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• 2019

최근 터널 시공 시 여러 위험요인을 감안하여 보다 안전한 터널의 시공을 위하여 해상이나 하상 밑의 연약지반에서, 도심터널공사나 주요 구조물 하부 통과를 위해서 기계화 시공의 빈도가 높아지고 있다. 그러나 굴착으로 인한 지표면의 침하거동 산정이 어려워 간편하게 예측하는 식이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 연약지반에 병렬로 터널이 시공되어지는 경우 침하거동에 대해 보다 간단한 식과 기존에 Peck(1969)이 제안한 이론을 근거로 연약지반 및 대구경 shield 터널에서 적용 가능한 수정식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 최대 침하량, 지반조건에 따른 침하범위, 병렬시공에 따른 간섭 체적손실 등의 장기간의 계측값을 분석하였다. 그 결과 굴착면 상부가 퇴적점토인 연약지반에서 간편하게 최대 침하량을 산정할 수 있는 식을 제시하였는데, Peck(1969)의 식보다 국내 계측데이터에 더 적합한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.485-495
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• 2017

지하공간 개발은 인구증가로 인한 도심지의 지상공간 대형화로 발생되는 다양한 문제를 해결하기 위한 유용한 해결책이며, 그 중 터널은 지하공간 개발의 방법 중 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 터널 굴착에 따른 말뚝과 지반의 거동에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 말뚝의 축력 분포에 대한 연구는 아직까지 많이 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 느슨한 사질토 지반에서의 군말뚝 기초하부에 터널굴착으로 인한 지반의 거동 뿐만 아니라 각각의 말뚝의 축력분포를 실내모형시험을 통해 관찰하였다. 터널굴착을 모사하기 위해 체적손실율 개념을 적용하였으며, 말뚝과 지반의 파괴 메커니즘을 확인하기 위하여 일반적으로 사용하는 체적손실율(1~2%) 보다 큰 10%까지 단계별로 적용하였다. 실내모형시험 결과 체적손실율 1.5% 적용에 의해 급격한 축력감소가 발생하였으며, 말뚝의 침하량이 인접 지반의 침하량보다 1.2~4.7배 가량 더 큰 것으로 나타났다. 실내모형시험 중 근거리 사진계측 기법을 사용하여 체적손실율 1.5%일 때의 지중 거동을 정량적으로 분석하였으며, 실내모형시험 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.799-812
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• 2017

쉴드 TBM 터널에 대한 2차원 수치해석 시 기존 연구에서는 뒤채움재 및 실제적인 내공변위 분포를 적절히 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 보완하고자 gap parameter 적용 시 굴착면에서 발생하는 실제적인 내공변위분포를 고려하고, 적정한 뒤채움재 물성치를 적용한 모델링 방법을 제시하였다. 이를 위해 단일층 풍화토 지반을 대상으로 gap parameter와 토피고가 굴착면의 지반손실량과 지표손실량으로 구성되는 체적손실량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 대부분의 지표침하가 굴착 직후에 발생하였으며, 토피고 및 gap parameter가 증가할수록 수치해석을 통해 얻은 지표침하곡선의 영향범위가 제안된 이론식보다 넓게 나타났다. 따라서 2차원 수치해석 시 쉴드 TBM 터널의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 하중분담률을 이용하여 gap parameter를 적용하고, 뒤채움재의 물성치도 적절히 고려해야 한다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1541-1549
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• 2013

본 연구는 모래지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(조밀한 모래, 느슨한 모래)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건과 상호연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 모래지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.175-183
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• 2014

본 연구는 점토지반에서 터널의 굴착조건(터널깊이 및 터널직경)과 시공조건(지반손실량), 지반조건(연약점토, 단단한 점토)을 변화시키면서 터널상부에 위치한 구조물의 거동변화를 조사 및 분석한 것이다. 분석에 사용된 구조물은 4층 블록식구조물로서 변형 등에 의한 균열발생과 균열폭의 차이로 인해 구조물의 손상정도를 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다. 다양한 터널 굴착조건 및 시공조건, 지반조건에 대해서 발생할 수 있는 터널상부 블록구조물의 거동상태를 파악하기 위해 수치해석적 매개변수 해석을 수행하였으며, 수치해석은 구조물의 실제크랙 발생을 묘사할 수 있도록 개별요소법(DEM)에 근거하여 수행하였다. 다양한 매개변수 해석으로부터 얻어진 구조물의 거동상태에 대한 결과는 터널 굴착조건 및 시공조건, 점토 지반조건과 상호 연관하여 함께 반영될 수 있도록 도표화 하였으며, 이를 이용하여 향후 점토지반에서 다양한 터널굴착 및 시공조건, 지반조건으로 인해 유발되는 터널 상부구조물의 손상정도를 보다 용이하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.71-86
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• 2001

본 고에서는 도심지 터널의 과학적인 설계/시공을 위한 요소기술 확보의 일환으로 기존의 연구자들이 제시한 손상평가 기법을 토대로 터널굴착에 따른 지중매설관 손상여부의 예비평가를 위한 평가기법을 제시하였다. 제시된 기법을 토대로 다양한 경우에 대한 매개변수 연구를 수행한 결과 지반침하곡선의 경사 및 곡률 등 침하곡선의 제반특성에 기반을 둔 본 연구에서 개발된 손상평가기법의 평가결과는 변곡점의 위치에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며, 따라서 현장 특유의 지반특성 및 시공조건이 반영된 변곡점 산정식의 개발을 위한 지속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 아울러서 터널심도가 터널직경의 2.5배 이하인 경우 손상도가 현저히 증가하며, 전반적으로 관의 재질이나 조인트의 형식에 관계없이 관체의 인장변형률이 손상여부를 결정짓는 인자인 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻어진 결과를 종합하여 터널과 매설관의 상대적 위치 및 지반손실량에 따라 매설관의 손상정도를 정량적으로 평가할 수 있는 설계도표를 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.5-12
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• 2006

본 연구는 사질토 지반에서의 얕은 터널굴착으로 인한 지반변형 거동을 규명하기 위해 연속체 사질토 지반을 모사 하는 알루미늄 봉과 근거리 사진계측기법을 이용하여 2차원 실내모형실험을 실시하였다. 실험결과에 근거하는 수치해석으로부터 생성된 변위벡터의 방향과 크기는 모형실험 결과와 거의 일치하였다. 특히, 벡터의 방향은 터널의 인버트 아래 어느 한 점을 향하는 것으로 나타났다. 좁은 "굴뚝 또는 튜울립" 형태의 수직변위는 수치해석 및 모형실험 결과에서 확인할 수 있었다. 이러한 양상은 현장에서 측정한 결과와 잘 일치된다. 정성적인 비교와 더불어 지중에서의 2차원 지반손실에 따른 정량적인 침하량 비교 결과, 모형실험에서 측정된 지중침하량이 수치해석 결과 잘 일치됨을 보여주었다. 따라서 본 모형실험에 적용된 근거리 사진계측기법은 수치해석 결과를 검증하는데 유용하게 사용될 수 있다.