• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.513-525
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• 2018

쉴드TBM 터널을 대상으로 하는 3차원 수치해석은 gap, tail void, 세그먼트설치, 뒤채움재 주입 등과 같은 쉴드TBM 굴착의 여러 특성들을 고려하여 시공과정을 반영할 수 있는 해석이 수행되어야 한다. 그러나 기계 굴착의 특성을 고려하는 해석적 기법은 여러가지 기법들이 혼용되어 적용되는 것이 일반적으로 해석결과의 일관성과 신뢰도에 의문이 제기된다. 본 논문에서는 쉴드TBM 터널의 3차원 수치해석에 사용될 수 있는 여러 기법들을 대상으로 현장에서 실제 계측된 지표침하 데이터를 활용한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과 설계단계에서 지표침하와 막장압 등 터널주변지반의 거동을 유사하게 예측하고 평가하는데 활용할 수 있는 해석기법으로서 분석하고 정리하였다. skin plate 주면압, 뒤채움압과 soil model이 지표침하에 가장 큰 영향요소로 파악되었고, 응력제어기법은 해저터널과같이 굴착지반의 volume loss 정보를 얻을 수 없거나 지표침하나 막장압 등 터널 주변거동파악이 중요한 경우에 적용 가능한 것으로 판단되며, 설계자는 현장여건과 쉴드TBM의 특성이 반영된 합리적인 3차원 수치해석을 수행하는데 본 가이드라인을 기본자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7949-7956
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• 2015

본 논문에서는 뒤채움을 선 시공하고, 교대를 후 시공하여 침하와 교대 수평 토압 및 변위를 저감할 수 있는 경제적인 교대 구조인 RAR(Reinforced Abutment for Railroads)을 제시하고 수치해석으로 성능을 확인하였다. 먼저 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 기존교대에서 발생하는 접속부의 침하와 교대 수평변위를 다양한 높이와 원지반 조건에 대하여 해석하였다. 이 후 보다 경제적인 설계를 위하여 교대 단면과 말뚝 기초수를 저감시킨 RAR에 대해 동일한 조건으로 해석을 수행하고 그 결과를 비교, 분석하였다. 분석 결과 RAR에서 발생하는 접속부 침하와 교대 수평변위는 기존교대의 20%와 34% 수준이며, 이는 뒤채움 안정화의 효과에 의한 것으로 나타났다. RAR은 침하와 수평변위 제어 및 토압 재분배 효과를 통하여 교대 저판, 교대벽체, 교대 기초 말뚝 수 저감으로 기존 교대 보다 경제적인 시공이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.61-70
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• 2008

지표면 침하량, 침하 기울기 그리고 터널주변의 지반 변위에 대한 관리와 예측은 도심지 저토피 터널의 설계와 시공에서 주요한 인자가 된다. 저토피 터널에서의 굴착에 따른 변형 해석은 터널 측벽부에서 지표부까지 발달하는 전단대의 변형특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 2차원 실내 터널 모형실험과 전단 탄성계수 및 강도 정수의 저하를 고려한 변형률 연화모델 해석을 통하여 미고결 저토피 터널에서의 굴착으로 인한 변형 거동 특성을 규명해 보았다. 변형률 연화모델을 이용한 수치해석과 모형 터널 실험과의 비교에서 지표면 침하, 천단침하 그리고 전단대의 발달형태에서 부합되는 결과가 나타났다. 본 연구에서 변형률 연화모델은 저토피 터널의 비선형 변형해석에 대하여 적용성이 있음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.372-380
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• 2007

침하로 인한 지표 손상대는 지하 채굴로 인해 발생되는 결과로서, 오랜 기간 동안 서서히 또는 급작스럽게 발생할 수 있다. 이러한 지표 손상대는 싱크홀 혹은 트러프형 침하에서 대규모 슬라딩에 이르기까지 다양한 형태로 관찰된다. 침하 발행 위험에 대한 평가는 광산 침하의 영향을 받는 지역에 있어서는 매우 중요하다. 이러한 위험도 평가나 침하 예측을 위해 경험적 모델, 프로파일함수, 영향 함수 그리고 수치해석과 같은 다양한 방법들이 적용되어 왔다. 본 연구에서는 다양한 인자들 중 지배적으로 침하 현상을 유발할 수 있는 채굴적과 관련한 정보, 즉 채굴적의 위치 및 규모의 정보를 확산이론과 연계한 비교적 간단한 침하 위험도 평가 기법을 제안하였다. 확산 모델은 지반 침하 기구를 설명할 수 있는 입자 모델과 상사관계를 가진다. 확산 모델을 폐금속광 및 폐석탄광 지역의 침하 위험도 작성에 적용하였다. 침하 위험도 평가를 위한 확산 모델은 매우 간단하지만 효율적인 방법임을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.195-212
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• 2005

지하채굴적의 함몰, 지하수의 무분별한 양수, 연약지반의 압밀 및 얕은 심도에서의 지하굴착 등의 원인으로 기인하는 지반침하는 국가 기간망에 심각한 안전문제를 야기하고 있다. 특히 인구밀집 지역에서는 가옥 및 기타 시설물의 붕괴요인으로 작용함에 따라 국민의 생활권을 위협하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지반침하가 발생한 이후 조사와 보강작업이 실시되는 기존의 수동적인 접근법을 탈피하고 지반침하를 예측하여 피해발생을 최소화하기 위해 사례분석을 통해 국내 지질조건에 부합하는 지반침하의 메커니즘을 규명하였으며, 지반침하에 영향을 미치는 제반 요인들을 수치해석적으로 분석하였다. 또한 이를 통해 각 요인들의 가중치를 점검, 합리적인 판단 기준을 제시코자 하였으며, 지반침하 발생여부를 파악할 수 있는 프로그램을 제작하여 이러한 가중치를 접목시킴으로써 지반침하 발생가능성에 대한 객관적인 판단과 정량적인 기준을 제시할 수 있도록 하였다. 이러한 연구결과를 통해, 지질학적 분포 현황과 같은 자연적인 조건과 지하채굴적 및 양수 현황 등과 같은 인공적인 조건들을 결부시켜 추후 전 국토에 대한 지반침하 재해 위험지도를 작성함으로써 지반침하 발생 가능성을 억제하고 그 피해규모를 최소화할 수 있는 근간을 마련하였다.

• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.249-262
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• 2024

일반적으로 흙막이 공법은 지하구조물 시공시 주로 사용되는 공법이다. 본 연구에서는 대상현장지반에 대한 고강도 결합 매입말뚝 흙막이 공법의 안정성을 검토하였다. 실험내용으로는 유한요소해석법을 통한 지반의 침하량 검토를 수행하였으며, 공법이 적용된 지반의 계측 데이터와 수치해석 결과를 비교·분석하여 안정성 및 현장 적용성을 확인하고자 하였다. 수치해석상 침하량 결괏값과 현장 계측을 통한 침하량 측정값을 비교한 결과, A-A'~G-G' 단면의 수치해석상 침하량 결괏값은 최소 13.42 mm~최대 13.65 mm, 현장계측을 통한 침하량은 최대 2.00 mm로 확인되었다. 각각의 오차는 미미한 차이를 보였으며, 모든 구간에서 설계 예상치를 벗어나지 않음을 확인하였다. 굴착주변의 배면에 대한 계측기 설치결과, 지중경사계의 경우 누적수평변위는 -0.40~0.60 mm로 나타났고, 지하수위계 계측결과 초기측정치 대비 -0.21~0.28 m로 미소한 변위를 확인할 수 있었다. 또한 지표침하계의 경우 초기측정치 대비 최대 -2.00 mm로 매우 미소하게 확인되었고, 관리기준 내 안정적인 상태로 확인되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.33-41
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• 2011

연약지반상에 설치되는 항만구조물의 경우 편재하중에 의해 지반내의 과잉간극수압이 증가하게 되고, 토립자의 소성화로 인한 측방변형이 발생된다. 본 연구는 부산 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$현장에 설치되는 케이슨의 측방변위 및 침하 계측 데이터와 유한요소 해석 프로그램인 Plaxis를 이용한 수치해석 결과를 비교 분석하였다. 수치해석 시 실제 현장의 지반 물성치와 시공단계 및 기간 설정은 지반 조사 보고서 및 실시설계 보고서를 참고하여 적용하였으며, 현장 계측 단면 1개소 단면을 선정하여 수치해석하였다. 측방변위는 S.C.P.로 지반개량된 구간에 거치된 케이슨 전면부에 설치되어 있는 지중 경사계의 위치를 지점으로 측정하였고, 침하는 케이슨 배후의 여성토부의 중심에 설치되어 있는 지표 침하판의 위치를 지점으로 선정하여 현장계측하였다. 수치해석 결과 측방 변위의 해석 값은 실측치보다 크게 나타났으며, 실측값은 지속적인 완만한 증가양상을 보였지만 해석값은 단계 성토 때마다 큰 변위를 나타내는 계단식 증가를 보였다. 반면에 침하량 변화 양상은 측방변위 양상과 비슷한 거동을 보였고 변화량은 비슷하게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.29-36
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• 2007

지표면 침하량, 침하 기울기 그리고 터널주변의 지반변위에 대한 관리와 예측은 도심지 터널 시공에 있어서 주요한 인자가 된다. 본 논문은 도심지 NATM터널의 변형거동에 대한 세밀한 분석을 위하여 사례분석과 수치해석적인 방법을 통하여 굴착에 따른 지반 평가와 거동 예측을 수행하였다. 수치해석적인 방법은 FLAC-2D 변형률 연화모델과 탄소성모델을 이용하였다. 현장계측은 지표면 침하와 지중변위를 수행하였으며, 계측결과는 시공중 설계물성치의 재설정에 이용되어졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.5-13
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• 2016

성토지지말뚝 공법의 국내 적용성 평가를 위해 이론적인 설계방법과 수치해석적인 방법을 통해 거동특성을 분석하고 침하 안정성 검토를 수행하였다. 성토고와 연약지반 두께에 따른 말뚝의 효율과 보강재의 인장력 및 침하 안정성을 분석한 결과 이론식의 경우 연약지반 특성에 따른 거동특성을 반영하지 못하고 있으며, 수치해석 결과 대비 다소 보수적인 결과가 나타났다. 수치해석에서는 이론식에서 제시한 성토고 높이 보다 작은 성토고에서는 말뚝 효율의 급격한 감소가 나타났으며, 연약층 대비 성토고가 높은 경우에도 말뚝의 효율의 감소가 나타났다. 기존 이론식을 바탕으로 설계가 이뤄질 경우 성토노반의 침하 안정성은 확보되는 것으로 나타났다. 성토지지말뚝은 국내의 고속철도의 침하관리기준을 확보할 수 있는 토공 침하억제공법으로 그 적용성이 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.5-17
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• 2013

본 논문에서는 열응력에 따른 PHC 에너지파일의 축하중과 침하량의 변화를 수치해석을 통하여 분석하였다. 이를 위해 $3{\times}3$, $5{\times}5$ 배열 군말뚝 형태의 에너지파일을 말뚝 간격과 배치, 지반조건, 말뚝의 선단지지조건 및 말뚝 캡의 강성도 등의 조건으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과 말뚝 중심 간격이 클수록 온도변화에 따른 말뚝의 축하중 차이가 크게 나타났고, 사질토지반이 점성토지반 보다 온도변화에 의한 침하량의 변화가 크게 나타났다. 또한, 에너지파일이 모서리부에 위치할 때 말뚝의 축하중 차이가 가장 크게 나타났으며, 말뚝의 선단이 암반에 지지된 경우 온도변화에 의한 축하중 변화가 더 크게 발생하여 침하량이 감소하는 것을 확인하였다. 말뚝 캡의 강성도에 대한 영향은 말뚝 캡의 강성이 커질수록 온도변화에 의한 침하량이 감소하는 것으로 나타났다.