• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.43-56
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• 1999

도심지 근접 굴착시 과도한 굴착으로 인하여 지반 및 흙막이 구조물에 발생되는 과도한 변형을 억제하기 위해 굴착측에 어느 정도의 소단(berm)을 두어 시공하는 것은 매우 유용한 방법이 될 수 있다. 그러나 굴착 현장에서는 시공의 편의상 소단을 두지 않거나, 기존 연구 결과의 부족 등으로 인하여 현장 임의의 판단에 의해 소단의 크기와 형상을 설정하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 주로 사질토 지반을 대상으로 실내 모형 실험 및 수치해석적 방법을 활용하여, 굴착시 지반 및 흙막이 구조물의 과도한 변형을 억제하기 위한 효율적인 소단에 대해 분석하였다. 즉 자립식 및 버팀대식 굴착에 대한 모형 실험을 실시하여 소단의 형상과 크기에 따른 흙막이벽의 거동을 분석하였다. 또한 수치해석적 방법을 활용하여 국내 도심지 버팀 굴착공과 유사한 지반 조건 및 시공 조건에서 활용할 수 있는 효율적인 소단에 대하여 분석하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.43-53
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• 2013

우리나라 지반공학 기술의 발달로 지반굴착 공사가 대규모로 수행되고 있으나, 지반굴착시 공사현장 또는 인접구조물에 직,간접적인 피해를 유발하는 사고는 여전히 빈번히 발생하고 있다. 특히 주거시설이나 상업시설이 밀집해 있는 도심지의 지하터널, 도시철도 역사, 대규모 상업시설, 초고층 빌딩의 기초 공사 등으로 인한 지반굴착관련 사고가 빈번히 발생하고 있어 경제적인 손실 뿐 아니라 인명피해가 발생하여 사회적인 비용이 급속히 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 빈번히 발생하는 개착식 흙막이 굴착관련 사고를 방지하기 위하여 최근 발생한 개착식 흙막이 굴착공사로 인한 다수의 사고 및 인접시설물에 영향을 끼친 사례를 수집, 분석을 수행하여 사고발생 원인에 대하여 고찰하고, 수치해석기법을 사용하여 국내 대표적인 지반조건(내륙, 해안특성) 및 공사공법에 따른 굴착시 영향 분석을 수행하였다. 25건의 사고사례를 분석한 결과, 주요 영향요인으로 지반조사의 부실, 가시설 구조체의 불안정 및 지하수의 처리 미흡 등으로 나타났으며, 이 외 여러 요인들이 복합적으로 작용하여 굴착현장에 문제를 발생시키는 것으로 나타났다. 국내의 대표적인 지반조건 및 시공경향을 고려한 22개의 case에 대한 수치해석결과는 일반적인 내륙지역에서는 차수공법에 비해 배수공법에서 침하가 크게 발생하고, 연약지반 및 암반의 불연속면이 발달한 지역에서는 earth anchor 공법 적용시 면밀한 검토가 필요하며, 압밀이 진행 중인 점토지반에서는 과잉간극수압에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.129-144
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• 2010

원형수직터널에 작용하는 토압은 아칭효과로 인해 2차원 일반 흙막이벽에 작용하는 토압보다 작으므로 원형수직터널 설계 시 벽체에 작용하는 실질적인 토압의 예측이 필요하다. 본 논문은 두 개의 연속된 논문(Companion papers)의 두번째로서 원형수직터널 설계 시 건조한 사질토뿐만 아니라 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 적용 가능하도록 새롭게 제안된 토압식(김도훈 등, 2009)을 증명하기 위해 대형 모형실험을 수행하였다. 고안된 모형실험 장비는 단계별 굴착이 가능하도록 제작 벽체의 반경을 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 또한 강사 방법으로 지반을 조성하기 전 건조한 시료에 물을 첨가하고 불포화사질토를 형성시켜 겉보기 점착력을 발현시킴으로써 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 실험을 진행하였다. 실험 결과로서, 단계별 굴착을 모사하였을 때, 아칭효과에 의해 굴착된 지반에서 굴착되지 않은 지반으로 하중이 전이가 일어나는 확인할 수 있었다. 또한, 동시에 굴착했을 때의 토압은 예측한 값에 비해 상당히 작게 나타났지만, 단계별로 굴착했을 때의 최종 토압은 동시 굴착 시의 토압에 비해 크게 나타나며 새롭게 제안된 토압식과 잘 일치하였고 c-$\phi$ 지반과 다층지반에서 수행한 실험의 결과도 겉보기 점착력의 효과로 인해 토압의 감소를 보이며 이론적인 값과 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.171-186
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• 2010

일반적으로 강성벽체에 비하여 연성벽체의 경우가 거동 mechanism이 상대적으로 복잡한 것으로 알려져 있으며 여기에다 버팀보 지지의 장지간인 경우 굴착단면 양쪽의 지반조건과 굴착공정의 차이가 부가되면 버팀보 축력변화 분석은 더욱 어렵게 된다. 시공과정에서 현장여건에 의한 과굴착이나 지보재의 설치지연, 지반조건의 변화 등이 발생 할 경우 특정 버팀보에 큰 축력이 발생하여 안전 시공을 위협하게 될 수 있다. 본 논문은 거의 유사한 지반조건, 굴착 및 지보조건을 갖는 동일현장의 약 50m 이격된 2개소의 버팀보 및 rock bolt 지지 장지간 연성벽체 깊은 굴착단면들의 시공과정에서 얻어진 계측결과인 지반변형 및 버팀보 축력변화 특성을 분석하고 2단면 계측결과의 유사성 및 차이점을 비교 고찰함으로써 향후 유사지반 및 동일공법 적용 project들의 설계, 시공과정에서 개선, 보완해야 할 사항 들을 제안하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.183-195
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• 2018

최근 공동구 및 지하터널의 수요증가와 함께 수직구 굴착에 대한 연구의 필요성이 증가하고 있다. 공동구 연구단은 국토교통부 연구개발사업의 일환으로 '수직구 외주면 선행 굴착공법 및 장비'를 개발하였으며 현재 성능 검증 중에 있다. '수직구 외주면 선행 굴착공법'은 수직구 굴착 시 굴착면의 외주면을 먼저 굴착하고 굴착기 벽체를 관입시켜 연약지반의 히빙에 대한 지반의 안정성을 확보하는 공법이다. 이 연구에서는 원심모형실험을 통해 히빙을 모사하고 관내토의 유무에 따른 지반면의 히빙과 지반침하, 그리고 주변지반의 거동을 비교, 분석하였다. 분석 결과 관내토가 지반침하와 히빙의 발생을 충분히 억제하는 효과를 나타내는 것으로 파악되었으며, 수직구 외주면 선행 굴착공법이 히빙에 대한 지반의 안정성을 충분히 확보함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.27-31
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• 2015

도심지 구간에 위치한 지반공학 관련 공사 현장에서는 충분한 안전율 확보와 더불어 사용성도 확보해야 한다. 이를 위해서는 공사 중 인접지반에 발생하는 변형을 제어해야 하므로 지반구조물과 관련된 기술 요구사항도 더욱 높아지고 있다. 사용성 확보를 위해서는 지반의 변형을 예측해야 하므로 지반의 강성을 분석해야 한다. 특히 강성의 비선형성과 이방성은 주요인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 깊은 굴착 중 지반이 경험하는 응력경로에 따른 강성의 비선형성과 이방성에 대해 실내시험 결과와 전산 해석 결과를 비교하였다. 강성은 변형률이 작은 미소변형률 구간에서 비선형성이 두드러졌으며, 응력경로에도 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 실내시험 결과 압축은 작은 강성을 인장은 큰 강성을 나타내었으며, 깊은 굴착 시 지지벽체 뒤는 압축이 앞은 인장이 지배적인 응력경로를 나타내었다. 굴착 중 발생하는 지반의 변형을 정확히 예측하기 위해서는 지반이 경험하는 응력경로에 따라 변하는 강성의 변화 특성을 고려해야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.1-17
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• 2024

터널 굴착으로 인한 지반의 거동 분석은 대변형 영역의 거동을 고려해야 한다. 따라서 본 논문에서는 TBM 터널 굴착으로 인한 주변 지반에 대한 영향을 실제 현장 조건과 동일 조건에서 분석하기 위하여 대변형 유한요소 해석을 수행하였다. 지반의 대변형 거동을 모사하고 예측함에 있어 가장 널리 활용되는 두 가지 해석 기법 - coupled Eulerian Lagrangian (CEL)과 auto-remeshing (AR) 기법 - 을 적용하여 TBM 굴착 과정을 모사하였고 그에 따른 주변 지반에 발생하는 손상영역의 범위를 예측하였다. 굴착손상영역의 범위는 두 기법을 통해 도출된 결과와 굴착손상영역을 정의하는 실험적인 기준을 종합하여 추정하였다. 해석 결과, 두 대변형 해석 기법을 이용하여 도출된 굴착손상영역은 서로 비슷한 크기로 수렴하였고, 기존 연구의 실험 및 계측을 통해 확인된 굴착손상영역 크기와 모양, 경향과도 일치하는 것으로 나타났다. 굴착 되는 지반의 RMR 등급이 좋을수록 굴착손상영역의 크기는 더 커지고, 터널의 직경과는 정비례하는 것으로 나타났다. 반면에, 터널의 심도가 깊을수록 지반의 구속압이 커져서 굴착손상영역은 상대적으로 작게 형성되는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.111-124
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• 1999

중요구조물에 인접하여 지하굴착을 수행할 경우에 지반변형을 정확히 예측하여 피해를 최소화하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 대규모의 지하수조에 인접하여 연약점성토 내에서 굴착이 수행될 때, 지반거동을 예측하기 위하여 지반조사와 실내토질실험과 함께 유한요소해석이 실시되었다. 이러한 예측과 현장계측을 통하여 흙막이벽체와 인접구조물의 거동 및 안정성이 검토되었다 지반변형에 대한 계측 및 예측결과의 비교에서 굴착공정 및 지하수위 강하를 해석시에 고려하는 것이 중요하다는 것을 보여주었다. 향후 더 좋은 예측을 위해서는 해석방법의 개선이 요구되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2021

최근지반굴착 공사의 증가로 인해 지반침하사고 발생 가능성은 점점 높아지고 있지만, 지하안전관리에 관한 특별법 제정 등 제도적인 강화에도 불구하고 지반침하사고를 근본적으로 예방하는 것은 매우 어려운 실정이다. 도심지 지반굴착의 여러 사례를 살펴보면, 굴착 전에 다양한 정보를 활용해 예측했던 지반침하 거동특성은 시공 중에 확인된 결과와 무시할 수 없을 정도의 차이를 보이고 있다. 이러한 원인은 지반조건의 변화, 지반침하 예측방법의 한계, 설계와 착공 시기의 계절적인 차이, 현장여건을 고려한 공법의 변경 및 기타 다양한 사유에 의한 장기간의 공사 중지 등의 현장 여건 변경이 주요 원인으로 고려될 수 있다. 이에 대응하기 위한 방안으로, 다양한 시공정보를 통한 안전관리시스템 도입을 예를 들 수 있으나 아직까지는 굴착으로 인한 영향 및 위험도를 예측할 수 있는 시스템은 부재한 실정이다. 본 연구에서는 도심지 굴착사업의 설계·시공에 있어서 지반침하와 주변 구조물에 미치는 굴착 영향도를 사전에 예측하고 위험도 평가를 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 과거에 획득된 현장계측 데이터를 통해 현재 및 장래 지하수위와 침하량 등을 예측할 수 있는 시계열 분석기법과 지반공학 데이터 시각화(Geotechnical Data Visualization, GDV) 기술을 적용하였다. 본 연구에서 개발된 웹기반 평가시스템을 통해 과거에 획득된 데이터를 이용하여 현재 및 장래 지하수위 변화 및 침하량 예측 등 굴착으로 인한 위험도 예측 및 관리가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.69-79
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• 2012

선지보 네일공법은 터널의 굴착 전에 지반을 보강하므로 기존 지보시스템에 의한 NATM공법에 비해 굴착과정에서 변위를 최소화할 수 있어 안정성과 시공효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 지하수위가 높고 미고결지반으로 구성된 천층터널에 대해 선지보 네일공법의 적용성을 현장계측관리 사례을 통해 연구하였으며, 지반보강개념에서 선지보 네일공법의 메카니즘과 기존 지보시스템의 메카니즘을 비교 분석하였다. 상하분할 굴착과정에서 굴착단계별 변위증폭이 뚜렷이 관찰되는 기존 지보시스템에 비해 선지보 네일공법은 초기변위 이후 단계굴착별 변위증폭량이 작고 이내 수렴되는 경향을 보여 다단굴착으로 인한 영향이 미미한 것으로 분석되었다. 선지보 네일공법은 종래 NATM공법과 비교할 때 단계굴착 시 응력변화에 대해 민감하고 아칭효과가 발생되지 않는 취약한 지반 즉, 토사터널인 천층터널에서 그 적용성이 뛰어난 것으로 판단된다.