• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.43-52
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• 2010

쉴드공법은 막장을 굴착함과 동시에 원통형 강재를 지반속에 추진시켜 터널을 축조하는 공법이다. 1818년 마크 브루넬이 런던의 템즈강 하저 굴착공사에 처음 사용한 이래 지반조건에 따른 다양한 쉴드 TBM이 개발되어 도로, 지하철, 전력구, 상하수도 등에 널리 활용되고 있다. 막장상태를 수시로 관찰하며 지반변화에 빠르게 대처할 수 있는 NATM 공법과 달리, 쉴드 공법은 굴진이 시작되면 장비 교체가 거의 불가능하다. 따라서 지반조사 및 실내시험 결과에 따라 적절한 장비를 설계하고, 막장상태에 따라 압입깊이, 커터헤드 회전속도 등을 효율적으로 관리하여 장비의 성능을 최대한 활용하여 굴착공사를 수행해야 한다. 본 연구에서는 분당선 한강하저터널의 지반조건을 NTNU, $Q_{TBM}$, 합경도, KICT-SNU 등의 모델에 적용하여 굴진성능을 예측하고, 실시공 굴진자료와 비교 분석하여 예측모델의 적용성을 검토하였으며, 한강하저터널 하행선의 굴진성능 저하원인을 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.207-216
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• 2002

기존 국내 터널 시공 시 터널의 갱구부는 터널 천단부의 안전성을 고려하여 충분한 아칭효과를 획득할 수 있는 위치를 선정해왔고 그 토피 두께는 평균 터널지름의 약 1.5배에서 2.0배 정도를 요구한다. 이러한 안정된 지층에 갱구부를 위치하도록 하기 위하여, 많은 환경훼손을 감수하며 대규모의 절토를 수행하였다. 그러나 최근에 이런 환경적인 문제를 해결하기 위한 저토피 터널 공법인 Pipe Roof 공법의 일종으로 AT-casing system이 개발되었다. 본 공법은 기존에 알려진 터널 보강공법에 비하여 기술적인 편이성과 정밀성은 물론이고 구조적으로도 매우 안정적이며, 3~5m의 토피 두께에서도 터널의 갱구부를 시공할 수 있어서 환경친화적인 터널을 형성할 수 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.245-255
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• 2001

기존 개탁식터널은 굴착경사와 관계없이 터널상부에는 되메움지반의 자중이 그리고, 터널벽체에는 정지토압이 작용하는 것으로 가정하여 설계되고 있다. 그러나 개착식터널에 실제 작용하는 토압은 개착규모에 따라 다르며 이에 따라 터널라이닝의 구조적거동 또한 다르게 나타난다. 본 연구에서는 수치해석적방법을 사용하여 굴착경사가 터널라이닝에 미치는 영향을 다음과 같이 조사하였다. 첫째로, 지반범용수치해석프로그램인 FLAC2D를 사용하여 개착공법으로 시공된 기존 터널의 변형거동을 모사할 수 있는 수치해석방법을 활용하여 현장의 계측결과와 비교하므로써 수치해석방법의 타당성을 검증하였고, 둘째로, 동일한 수치해석기법을 적용하여 굴착경사가 $30^{\circ}\;, 456{\circ},\; 60^{\circ},\; 75^{\circ}%인 개착식터널에 작용하는 토압 및 변위와 터널라이닝에 발생하는 단면력을 조사하였다. 수치해석에 사용된 개착식터널은 2차로 도로터널이며, 터널라이닝과 되메움지반 사이의 마찰력을 고려하기 위하여 접합면 요소를 사용하였다. 수치 해석결과, 되메움지반과 터널라이닝 및 굴착사면 사이의 마찰력에 의한 되메움지반 내부의 아칭현상으로 인하여 굴착 경사가 클수록 터널벽체에 상대적으로 작은 토압이 작용하였으며, 이에 따라 터널라이닝의 변형, 모멘트, 전단력이 증가하였음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.209-216
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• 2003

현재 국내에서는 굴착 후 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝을 현장에서 타설하는 NATM이 일반적인 터널공법으로 정착되어있는 상태이다. 이에 반해 최근 암반이 양호한 스칸디나비아 반도 부근의 국가를 중심으로 무라이닝 터널공법이 개발되어, 세계각국으로 확대되고 있으며 비교적 암반이 양호한 국내에서도 이러한 무라이닝 터널공법에 대한 적용성이 활발히 연구중 이다. 무라이닝 터널공법은 영구 무지보 지하공동에 대한 연구를 근간으로 발달되어 왔으며, 영구 무지보 지하 굴착에 관해서는 Barton이 수많은 사례기록들을 토대로 일반적인 조건 7가지를 제시하고 있다. 이 조건들은 Q-system에 관한 조건이지만, 국내에는 적용된 실적이 없는 조건이다. 따라서, 이 조건들에 의해 산출된 Q값에 대한 입력변수를 임의의 일반 도로터널단면에 적용하여, 불연속체 해석기법인 UDEC-BB을 사용하여 각 조건에 대해 수치해석적 검증을 실시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.65-70
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• 2004

최근 신설되는 도로의 경우 고속화/직선화로 인하여 터널의 연장 및 평균터널 길이, 3차선이상의 대 단면 터널이 날로 증가하고 있어 이에 따른 굴착 효율 극대화가 필요한 시점에 있다. 사패산 터널은 약 4km의 4차선 대단면 도로터널로, 환경문제로 인해 늦춰진 공기를 단축시키기 위하여 터널 굴착 시 굴진효율에 가장 큰 영향요소인 굴진장과 여굴관리, 발파효율의 개선을 위한 다양한 신 공법이 적용되고 있다. 본 논문은 당 현장에서 시도되고 있는 신 공법 중, 새로운 형태의 폭약인 Bulk 폭약에 대하여 소개하고, Bulk 폭약의 대 단면 터널 적용에 대한 효율을 검증하고자 하였다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제12권2호
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• pp.67-74
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• 2010

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제19권2호
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• pp.10-22
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• 2017

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제21권2호
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• pp.49-57
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• 2019

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.22-27
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• 1995

본 연구로부터 얻어진 결론은 다음과 같다. 1. 본 연구에서는 TBM에 의한 파이롯트 터널의 효율성을 극대화한 이방향 천공 발파공법을 개발, 현장실험을 통하여 그 효용성을 입증하였다. 2. NATM 공법에 의한 발파보다 TBM을 이용하여 파이롯트 터널을 굴착하여 확대발파할 경우 상당한 지반진동 경감효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 3. 이방향 천공 발파공법의 현장시험 결과, 측정된 지반 진동치는 20% 이상의 진동 경감효과가 있는 것으로 분석되었다. 4. 기존공법과 신공법의 상대비교를 위한 수치해석 결과, 신공법의 방사상 방향 발파는 기존공법의 종방향 발파에 비하여 관심의 대상이 되는 발파공 직상부에서 진동치가 크게 경감되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.599-615
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• 2022

한강과 같은 하저지반을 안전하게 굴착하기 위해서는 고수압 막장면에 대응할 수 있는 이수식 쉴드 TBM 공법을 적용한다. 이수식 쉴드 TBM 공법은 지하철 프로젝트에 널리 활용되어 왔는데 도심지 지하철 공사는 지하에서 연결되기 때문에 굴착토를 대부분 전량 사토해왔으며 필터케이크(벤토나이트)도 폐기물처리를 했다. 이와 달리 도로공사는 절성토의 최적화를 위해 굴착되어 나온 토석을 외부로 반출하는 것이 아니고 대부분 성토재로 활용하는 특징이 있어 굴착토의 활용방안이 프로젝트 성공의 중요한 요소가 된다. 이수식 쉴드 TBM 공법에서 굴착토는 이수재로 사용하는 벤토나이트와 굴착된 토사, 풍화암, 연경암 등이 섞여서 배니관을 통해 이수처리플랜트로 운송되면 이수처리플랜트에서 처리과정을 거쳐 크기별로 분리 배출된다. 이러한 굴착토 중 세립질의 토사는 필터케이크와 함께 폐기되어 왔으나 그 성분에 독성이 없고 조립토와 적정 비율로 혼합하여 사용하면 성토재의 품질기준을 만족할 수 있어 그 활용방안에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구는 이수식 쉴드 TBM 공법의 굴착토의 활용에 있어 제도적·기술적 기준을 고찰하여 필터케이크와 골재를 도로공사의 성토재로 활용하는 방안을 도출하였다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트로 구성된 점토이며 터널 원지반의 굴착토 또한 독성이 없는 상태로 이를 폐기물 처리하는 것은 사회적 비용이 낭비될 수 있기에 오히려 귀중한 자원으로 재활용하여 향후 이수식 쉴드 TBM 프로젝트를 수행하는 지하공간 개발사업에 도움이 되고자 기대한다.