• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.437-447
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• 2009

국내외의 수많은 NATM 터널시공 보고서 및 연구로 부터 라이닝 콘크리트에서 재래공법 보다 많은 균열이 발생한다는 것을 쉽게 찾을 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 터널 라이닝의 종방향 균열제어 및 방지를 위하여 새로운 공법을 제안 하였으며 제안공법의 효율성을 판단하기 위하여 개별요소법을 이용하여 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.319-345
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• 2011

한랭지에 건설된 터널의 경우 터널 주변지반 지하수의 동결은 동절기 터널 배수 장애의 원인이 되며 라이닝을 내공 측으로 압출시키는 원인으로 작용하기도 한다. 노르웨이 등 해외에서는 이미 한랭지에 건설되는 터널의 동해방지를 위한 단열기준을 가지고 있으나 국내에서는 아직까지 터널 라이닝 동해방지를 위한 단열설계가 도입되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 국내 도로터널의 동결 사례를 고찰하여 터널 라이닝 동해방지 대책이 필요함을 파악하였다. 또한 터널 주위의 온도분포를 파악하기 위해 화악터널에서 터널 종단길이에 따른 온도분포, 라이닝 내부의 온도, 포장면 하부지반의 온도 분포를 계측하였으며 이로부터 외기 온도변화에 따른 터널 내부 온도 분포 특성을 분석하였다. 화악터널의 온도분포 계측 결과를 바탕으로 단열재의 성능시험을 위해 인공기후실에서 단열재 설치 유무에 따른 암석시편의 열유동 실험을 수행하였다. 또한 터널 라이닝 동해를 방지할 수 있는 적정 단열재 두께를 제안하기 위해 3 차원 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과로부터 터널배면 지하수 동결기준으로 동결지수를 약 291$^{\circ}C{\cdot}$ Hr로 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.35-40
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• 2017

한랭지역에 건설된 터널은 낮은 기온으로 인하여 콘크리트 라이닝 배면의 동결이 발생하게 되며, 콘크리트 라이닝의 손상을 발생시켜 터널구조물의 내구성을 감소시킨다. 터널 라이닝 배면 지반의 동결을 억제시키기 위하여 터널 라이닝 표면에 발열체를 부착하고 일정시간 동안 발열시켜 콘크리트 라이닝 내부의 온도변화를 측정하였다. 냉동챔버를 제작하여 현장현황을 모사하고 발열체는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 재료를 플레이트로 제작하여 표면에 부착하고 전기공급을 통해 발열시켰다. 발열체를 발열시킴에 따라 콘크리트 라이닝의 내부 위치별 온도변화 분포를 측정하였으며, 외기온도 및 발열온도의 유지시간에 따른 영향을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.58-64
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• 2010

지반과 터널라이닝의 상호작용을 고려한 GLI모델은 기존의 Terzaghi 이완하중과 골조모델을 이용한 방법에 비해 터널의 2차라이닝(콘크리트라이닝)에 작용하는 지반하중을 합리적으로 경감할 수 있음이 입증된 바 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 골조모델을 이용하여 설계된 OO선O공구의 콘크리트라이닝에 대해 GLI모델을 도입한 현장설계를 통해 경제성 및 시공성을 개선하였다. 다양한 안전측 고려사항에도 불구하고 철근량의 약 50%가 감소하여 철근자재비를 감소시킬 수 있었고 적정한 철근간격을 확보하여 콘크리트 밀실충전이 용이하였다. 지반조건이 불량한 터널일 수록 더 큰 철근량 절감효과가 있었으며, 이는 Terzaghi 이완하중이 불량한 지반에서 과도하게 산정되기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.153-160
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• 2002

본 연구에서는 터널 내공변위 계측데이터를 이용한. 라이닝 구조물의 손상도 평가기법에 대하여 논의하였다. 이를 위하여 정적으로 획득되는 내공변위 데이터와 라이닝의 자중을 고려하여 라이닝내 발생가능한 손상의 위치 및 정도를 파악할 수 있는 일종의 역해석 기법을 도입하였다. 특히 라이닝 요소내 강성도를 일정수준 저감하는 모형 1과 분산형 균열모델을 응용한 모형 2 등 두 가지 방법을 고려하였고 각각의 장단점을 비교.분석하였다. 이상적인 터널라이닝 구조물을 가정하여 두 가지 모형에 대한 수치해석을 실시하였으며 계측데이터에 포함되는 노이즈의 영향을 함께 고려하였다. 이 결과, 모형 1의 경우, 노이즈의 영향은 상대적으로 미미하나 내공변위에 민감하게 작용하므로 현장적용시 주의가 요구되며 모형 2의 경우에는 노이즈에 민감하게 작용하는 반면 강성도의 저감량이 미소하여 실제 터널라이닝 구조물의 손상파악에 손쉽게 적용될 수 있음을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.361-369
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• 2008

지중터널은 대부분 지하수위 하부에 위치하므로 지하수 처리문제는 터널의 장기운영에 있어 매우 중요하다. 배수형터널의 경우 수리기능이 원활하면 라이닝에 수압이 작용하지 않으나 장기 운영으로 인해 배수시스템의 열화가 진행되면서 라이닝 배면에 설계 시 고려하지 않았던 간극수압이 작용하게 되는데, 이를 잔류수압이라 한다. 잔류수압은 피에조미터로 그 측정이 가능하나 이는 라이닝 및 배수시스템을 훼손할 염려가 있어 부적합하기 때문에 라이닝을 손상시키지 않으면서 작용수압을 평가할 수 있고, 운영 중 라이닝의 건전도 평가(health monitoring) 시 수압상태의 파악이 가능한 비파피 예측기법이 요구된다. 본 논문에서는 이론적 및 수치해석적 방법을 사용하여 운영 중 터널에 작용하는 간극구압(잔류수압) 예측기법을 제시하였으며, 본 해석방법을 이용하면 비파괴 방법으로 라이닝에 작용하는 간극수압의 파악이 가능하다. 제안된 방법은 이론적 예측기법과 수치해석 결과인 정규화 간극수압 분포곡선과를 병용함으로써 터널 운영단계에서의 잔류수압에 대한 안정성 검토에 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.49-57
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• 2008

라이닝 작용수압과 유입량은 지하수 수위 아래 혹은 하 해저터널 설계시 중요하게 고려되어야할 수리요소이다. 이 요소들은 수심, 심도, 수리경계조건의 영향을 받는다. 본 논문에서는 각 설계요소가 라이닝하중과 유입량에 미치는 영향을 수치해석적 도구를 이용하여 살펴보았다. 수심영향해석은 심도 30 m에 건설된 마제형 터널에 대하여 수심과 라이닝/지반 상대투수계수 비를 다양하게 변화시켜 조사하였고, 심도영향 해석은 수심 60 m의 터널에 대하여 심도 및 라이닝/지반 상대투수계수 비를 변화시켜 해석하였다. 해석결과 수리경계조건과 상관없이 수심 및 심도가 증가함에 따라 지반하중이 증가하였다. 이는 배수터널은 침투력의 영향으로, 비배수 터널은 정수압의 영향으로 수두가 증가함에 따라 지반하중이 증가함을 보여준 것이다. 수심, 심도의 증가에 따라 유입량은 선형적으로 증가하였으며, 라이닝/지반 상대투수계수비와 유입량관계는 펼쳐진 S자 곡선(stretched S-curve)형태로 나타남을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.347-360
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• 2014

최근 기후변화로 인한 도시침수와 합류식 하수관거 월류수 (combined sewer overflow)로부터 처리되지 않은 하수의 하천유입, 그리고 그에 따른 하천의 오염의 방지를 위해 지하방수로/저류조 겸용의 대형 하수터널의 건설이 증가하고 있다. 이러한 대형 하수터널의 경우 대부분 콘크리트 라이닝을 적용하고 있지만 하수관거 내에서 발생되는 황화수소($H_2S$)로 인하여 콘크리트가 부식될 수 있으므로 이에 대한 적절한 보호공이 필요하다. 본 논문에서는 최소 100년의 수명을 고려하여 설계된 대형 하수터널의 콘크리트라이닝 부식을 방지하기 위해 여러 공법들을 소개하고 각 공법의 일반적인 장단점과 설계 사례를 설명하였다. 하지만 대형 하수터널 라이닝의 부식방지 공법들의 적용 실적이 부족하여 부식방지 공법을 적용한 터널설계 대안에 대한 객관적인 평가가 쉽지 않다. 따라서 본 논문은 설계 사례연구를 통해 콘크리트 라이닝 부식방지 공법선정 프로세스를 소개하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-51
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• 2006

본 논문에서는 숏크리트 라이닝 충간 부착성이 숏크리트 라이닝의 하중지지력에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 이를 위해 축소 모형시험과 유한요소해석을 병행하여 더블쉘 터널 시공시 숏크리트 충간 부착성과 숏크리트 라이닝의 하중지지 특성과의 관계를 알아보았다. 연구결과 NATM의 더블쉘 구소와 같이 라이닝 층간 부착이 확보되지 않는 경우에는 이완하중 작용시 응력이 집중되는 경향을 보이는 것으로 나타났으며, 토피고 증가에 따라 그 차이가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 종합하여 설계와 시공시 고려하여야 할 주안점을 제시하였다.