• 한국지반공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.165-172
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• 2001

본 연구에서는 하천인접구간에서와 같이 지하수가 풍부한 지반에서 시공되는 터널의 막장 안정성을 평가하기 위하여 터널 막장에 작용하는 힘의 두 가지 요소를 고려하였다. 하나는 극한해석 중 upper bound solution으로부터 산출된 유효응력이며, 또 하나는 지하수의 정상류 흐름조건을 고려한 수치해석으로부터 산출된 침투력이다. 지하수가 풍부한 토사지반에서의 터널 시공시 터널 막장에 작용하는 힘을 구하기 위하여 침투력을 고려한 극한해석의 해를 구한 결과 터널 막장의 안정성을 유지하기 위한 최소 지보력은 터널 막장에 작용하는 유효응력과 침투력의 합으로 나타낼 수 있었다. 또한 터널 막장에 작용하는 평균침투압은 지하수위에 비례하여 작용하는 것으로 나타났으며, 이를 실내모형 실험 결과를 통하여 검증하였다. 지하수의 정상류 조건 하에서의 토사터널에 대한 실내모형 실험 결과, 터널 막장에 작용하는 침투력은 수치해석 결과 비슷한 양상을 보여주어 제안된 이론의 타당성을 입증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.91-100
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• 2002

본 논문에서는 수평보강재로 보강된 터널막장의 거동에 관한 내용을 다루었다. 터널막장 보강공법에 있어서 보강조건이 막장의 수평변위 및 지표침하에 미치는 영향을 고찰하기 위해 축소 모형실험을 수행하였다. 실험결과 수평보강재로 터널막장을 보강할 경우 막장의 변위 및 지표침하가 현저히 감소하는 것으로 나타나 도심지 터널시공에 있어서 지반거동 억제를 위한 보조 공법으로서 효과적으로 적용될 수 있는 것으로 나타났다. 아울러 지반거동 억제 효과는 보강조건에 따라 현저히 차이를 보이는 것으로 나타났다. 본 고에서는 연구결과를 종합하여 실무 적용시 주안점을 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.120-129
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• 2013

터널시공 중 발생한 변위를 설계단계에서 설정한 계측관리 기준변위와 비교하여 터널의 안정성을 평가할 때에는 터널막장 후방뿐만 아니라 전방에서 발생하는 변위를 포함한 총변위를 이용하여야 한다. 터널 시공 중 발생하는 총변위를 알기 위하여 터널막장에서 전방을 향해 수평경사계를 설치하여 지중침하를 계측하였고 터널 막장 후방에서는 천단침하계를 이용하여 터널의 천단침하를 계측하였다. 이를 통하여 터널시공 중 발생하는 총천단침하를 계측할 수 있었고 터널막장 전후방 종단선상의 침하곡선 특성도 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.369-378
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• 2010

본 논문은 터널굴착 시 야기되는 지반의 응력과 지표면의 침하량을 감소시키기 위한 터널막장 폐합시키는 기법에 대한 연구이다. 이 연구를 수행하기 위하여 실내모형실험과 수치해석적 분석을 실시하였다. 실내모형실험에 있어서는 터널막장의 폐합비, 터널깊이 그리고 터널굴착장에 따른 지반의 거동을 실험하였다. 이틀 모형실험 결과를 검증하기 위하여 3차원 수치해석을 실시하였으며 서로의 결과들을 비교 분석하였다. 그 결과 막장 폐합비가 작아질수록 터널막장과 지반침하에 안정성은 저하되는 것으로 나타났으며 막장 폐합비가 80% 이상일 경우에는 막장 안정성에 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 향후 경제적인 터널막장폐합시스템을 개발하는데 매우 유용 할 것으로 가대된다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제2권1호
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• pp.130-138
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• 2000

본 연구에서는 수평보강재로 보강된 터널 막장의 거동에 관한 매개변수 연구결과를 다루었다. 매개변수 연구에서는 막장주변의 3차원 응력-변형율 거동을 보다 효율적으로 모델링하기 위해 3차원 유한요소해석 모형을 적용하였으며 보강패턴에 따른 막장의 거동을 고찰하기 위해 다양한 경계조건에 대한 해석을 수행하였다. 해석결과를 토대로 막장의 응력해방-변위거동의 관계를 고찰하였으며, 보강패턴과 막장 변위의 정성${\cdot}$정량적인 관계를 제시함과 아울러서 향후 수행될 반경험적 설계/해석법의 개발을 위한 데이터베이스를 구축하였다. 한편, 해석결과 보강재 타설수 및 길이 등 각 보강설계 인자에 대한 임계치가 존재하는 것으로 나타났으며 따라서 보다 안전하고 경제적인 설계를 위해서는 이를 고려하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.221-228
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• 2002

터널 굴착시 막장의 안정성은 주변지반 및 터널 지보재의 안정성과 아울러 가장 중요하게 평가되어야 할 요소 중의 하나이다. 특히 터널이 지하수위 하에서 시공될 경우 지하수 흐름에 따라 터널 막장에서 발생하게 되는 침투력은 터널 막장의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 침투력은 터널 설계 및 시공시 터널 막장의 안정성 측면에서 중요하게 평가되어야 할 요소이다. 본 연구에서는 지하수위 하에서 터널이 시공될 경우 발생하는 침투력과 관련하여 터널 굴진율이 본 칩투력에 미치는 영향에 대해서 언급하였다. 터널 굴진율을 고려한 지하수 흐름해석을 위하여 유한요소 해석 프로그램이 개발되었다. 본 프로그램을 이용하여 터널 굴진율 및 지반의 투수특성이 터널 막장에 작용하는 침투력에 미치는 영향을 매개변수 분석을 통하여 연구하였다. 본 연구결과, 터널 굴진율은 터널 막장에 작용하는 침투력을 평가하는데 있어서 중요한 추가된 요소로 고려되어야 하며, 결론적으로 터널 막장의 안정성을 유지하기 위한 지보압의 합리적인 산정을 위한 방법론을 제시할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권2호
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• pp.186-192
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• 2018

최근에 독일터널위원회(German Tunnelling Committee DAUB)에서 TBM 막장지보의 새로운 계산법을 발표하였다. 이에 따라 보쿰시에 위치한 Ruhr 대학의 Zdenek Zizka와 Markus Thewes가 새로운 방법에 대해 활발한 논의를 하였다. 이러한 권유사항은 다양한 터널막장 지보 계산방법에서 지반조건에 따라 가장 적절한 계산법을 선정하는데 도움이 된다.또한, 막장에 적용되는 지반압 혹은 지하수압에 따른 막장안정 계산법들을 논하였다. 이 보고서에는 Zdenek Zizak and Markus Thewes의 터널 막장지보 계산법에 대한 기술적 논의를 구체적으로 설명하는 것이 목적이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.323-336
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• 2003

최근 얕은 심도를 가지는 연약한 지반에서의 터널 굴착이 요구됨에 따라 터널보강공법의 변화가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 불량한 지반을 대상으로 한 도심지 터널에서 일반적으로 무시되는 전방 코어의 변형을 제어할 수 있는 막장 수펑보강의 효율성을 평가함으로서 터널의 안정성 향상 방안을 제시하고자 한다. 즉, 막장전방의 체계적인 사전보강으로 막장자체의 안정성을 향상시키며, 부수적으로 최종 천단변위 및 지표침하와 같은 지반거동을 억제할 수 있다. 막장의 수평보강 방법을 적용한 3차원 수치해석을 이용하여 지반조건 및 보강 조건에 따른 터널 거동 변화를 산정할 수 있었다. 결과적으로, 막장 수평보강후 막장 압출변위는 크게 줄어들며, 막장전방에 대한 보강공법과 병행할 경우 그 효과가 증가되었다. 특히, 불량한 지반일 수록 막장보강에 의한 지반거동 억제효과가 크게 나타나게 된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1003-1022
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• 2018

본 연구에서는 Shield TBM 터널굴착이 기 시공된 단독말뚝의 하부를 근접하여 통과할 경우 터널 막장압에 따른 말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널 막장압의 크기를 터널굴착 이전 springline 위치에서 수평토압의 25~100%로 변화시키면서 그 영향을 고찰하였다. 수치해석에서는 막장압의 변화에 따른 터널굴착으로 유발된 말뚝의 침하, 축력 및 전단응력을 고려하였다. 말뚝의 두부침하는 막장압의 크기를 가장 크게 적용한 조건이 막장압의 크기를 가장 작게 적용한 조건에 비해 약 44% 감소하여 발생하였다. 말뚝의 최대축력은 막장압의 크기를 가장 작게 적용한 조건에서 가장 크게 나타났으며, 이는 막장압의 크기를 가장 크게 고려한 조건에 대비하여 약 21% 큰 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동은 막장압의 변화에 따른 지반침하의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었으며, 막장압의 크기에 따른 말뚝 및 지반의 거동을 등고선을 이용하여 재분석하였다. 또한 모든 막장압 조건에 대하여 말뚝의 겉보기안전율이 1.0 이하로 산정되어 터널굴착이 인접말뚝에 유해한 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 막장압의 변화에 따라 심도 있게 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.197-204
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• 2006

대단면 쉴드 TBM을 이용한 터널굴착공법은 여러 기계화 시공법과 함께 향후 터널 연장의 장대화 추세에 부합하여 국내 활용도가 더욱 높아질 것으로 예상되는 터널 굴착공법이다. 특히 쉴드공법은 지반조건이 열악한 얕은 심도의 터널에 적용성이 우수한 공법으로 인식되고 있으나, 부적절한 장비선정, 터널 시공중 장비결함, 예상치 못한 지반조건 조우 등의 문제로 인하여 시공 중 사고 트러블 사례가 종종 발생되고 있다. 특히 터널막장에서의 트러블 발생 빈도가 매우 높아, 안정적이고 효율적인 굴착을 위해서는 굴착중 막장압 관리가 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 터널막장의 안정화를 위한 이론적 막장지보압 산정방법의 고찰과 수치해석적 방법에 의한 지보압에 따른 지반거동 양상을 비교 분석 하였다.