• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.545-553
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• 2008

터널 시공 중 막장관찰과 계측자료는 굴착으로 인하여 발생하는 지반 및 주변 구조물의 안정성 평가를 위한 가장 중요한 정보이다. 특히, 발파 굴착으로 이루어지는 NATM 공법에서 막장관찰과 계측은 다음 막장의 굴착 및 지보설계를 위한 핵심자료로 활용이 된다. 하지만, 국내에는 암반분류 결과와 계측결과의 관계에 대한 연구가 많이 부족하여 굴착 및 지보설계에 제대로 활용되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 막장관찰에 의한 암반분류 중 국내외에서 가장 많이 사용되는 RMR 분류법과 내공변위 계측결과의 분석을 통해 지질상태의 변화가 터널의 거동에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 내공변위의 계측위치와 계측 시점에 따른 변위 측정 편차를 변위 함수를 이용해 보정하였으며, 이를 통해 내공변위의 영향선과 지반조건의 관계를 고찰하였다. 또한 변위 함수 파라미터와 초기변위 발생비율 등 내공변위와 관련된 다양한 요소들의 지반조건에 따른 변화양상을 파악함으로써 막장관찰 및 내공변위 계측을 통한 지반 평가의 기초자료를 제시하고자 하였다.

• 지반과기술
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• 제10권4호
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• pp.20-31
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• 2013

본 터널 붕락 사례 연구를 종합적으로 분석해 볼때, 시공 공정 중에 발생 가능한 붕괴 및 붕락은 앞서와 같이 과거의 여러 사례들을 토대로 분석함으로서 예측 할 수 있지만, 시공 외적인 요인에 대해서는 사실상 조사, 설계, 시공 중의 오류에 의해 발생되는 것이기 때문에 파악하기 어렵다. 본 터널 붕락사례를 통해 원인을 분석 정리 하면 다음과 같다. (1) 불규칙한 지반구조적 원인 대부분의 터널 붕락을 일으키는 불규칙한 지반구조는 과거 지반구조의 침식 또는 대규모 지반운동 등 지반구조의 급속한 변화에 기인한 것이다. 터널 시공전에 면밀한 사전 지반조사와 선진 보오링 등으로 정확한 지반구조를 파악한다면 이로 인한 터널 붕락은 최소화 시킬수 있다. (2) 기획과 설계단계에서의 오류 충분치 못한 지반조사에 의한 설계 및 부적절한 시공자재 사용등으로 터널 붕락이 발생 될수 있다. 터널 굴착 주변 지반조건과 이러한 지반조건에 적합한 터널 굴착 및 보강공법 등이 터널 설계시 심도있게 검토되어야 할 가장 중요한 요소이다. (3) 시공 및 관리에서의 오류 경험이 부족한 터널기술자의 현장 감독과 현장에서 수집되는 각종 계측자료의 신뢰성 부족과 결과의 재적용 미흡으로 효율적인 계측 및 지반정보를 활용한 정밀 시공이 이루어지지 않는 것도 터널 붕락의 중요한 요인으로 분석되었다. (4) 현장관리 조사서의 표준화 부족 터널굴착공사중 붕락이 발생된 현장의 막장조사결과를 보면 조사자가 임의로 표시를 하여 각 터널별 막장조사결과가 매우 상이할 뿐만 아니라 각 터널별로 기재방법, 양식이 달라서 실제 원인분석에 활용하기가 어려운 것으로 분석되었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2001년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.149-158
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• 2001

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제24권1호
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• pp.29-35
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• 2022

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제22권3호
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• pp.55-76
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• 2020

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.317-329
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• 2001

서울지하철 터널의 상당 구간이 막장면이 풍화토에서 풍화암까지 변화하는 복합화강토지반에 건설되어 왔다. 화강암풍화지반은 심도에 따라 강도의 변화가 크며, 수위가 높고 투수성 지반인 특징을 갖는다. 터널은 주로 비원형 배수터널로 설계되고 NATM 공법으로 시공되었다. 이와 같은 여건의 터널현장에서 발생하였던 붕괴사례를 조사한 결과, 대부분의 붕괴가 터널 어깨 부근으로부터 시작되었고, 구조적으로 완전하지 않은 라이닝, 그리고 지하수와의 연관성 등의 공통적 특징이 확인되었다. 이러한 터널문제는 지반조건, 시공조건, 터널형상 등 경계조건이 복잡하여 한계평형 해석과 같은 종래의 해석적 방법으로 터널안정을 검토하기가 용이하지 않다. 그 가장 큰 이유중의 하나는 터널의 파괴메카니즘에 대한 분명한 정보를 알 수 없는데 있다. 파괴메카니즘의 조사에는 전통적으로 원심모형시험법이 많이 사용되어 왔다. 그러나 화강토지반내의 터널처럼 복잡한 경계조건을 갖는 터널문제에는 적용하기 어렵다. 따라서 이에 대한 하나의 대안으로서 본 논문에서는 지반거동의 비선형성을 고려하는 Coupled 수치해석법을 이용하여 파괴메카니즘을 조사하였다. 수치해석결과의 증분변위벡터, 누적소성편차변형률 그리고 속도특성치(velocity characteristics)의 분석을 통해 실제 붕괴사례와 잘 일치하는 명확한 파괴메카니즘을 파악할 수 있었다. 이로부터 복잡한 경계조건을 갖는 터널 문제의 안정해석을 위한 파괴메카니즘을 조사하는 수치해석적 접근방법을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.99-112
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• 1999

막장 전방에 파쇄대 등의 불연속면이 존재할 경우, 이를 미리 예측하지 못한채로 굴진을 하게 되면 파쇄대로 인해 터널 굴진에 따라 발생된 종방향 아칭에 영향을 주어 막장면 전방에 응력이 집중하게 된다. 터널 및 지하공간의 설계시에는 불확실한 설계요소를 과다하게 내포하고 있으므로 경제적이고 안정성이 확보된 터널 시공을 위해서는 터널 막장면에서의 정확한 계측으로 막장 전방의 파쇄대를 예측하여 터널 지보체계에 신속히 대비함이 필요하다. 최근의 연구결과에 의하면 3차원 절대변위계측에 의해 터널의 시공 시 굴진에 따라 지반의 강도차이로 인해 발생된 종방향 변위의 변화를 측정하여 막장 전방의 불연속면을 미리 예측할 수 있다고 하였다. 본 연구는 혼합법을 사용한 3차원 수치해석으로부터 얻어지는 변위로부터 L/C (천단부의 종방향 변위[L]와 천단부의 침하량[C]의 비 )와 S/C (측벽의 수평방향 변위[S]와 천단부의 침하량[C]의 비), (Ll-Lr)/C (좌측벽의 종방향변위[Ll]와 우측벽의 종방향변위[Lr]의 차와 천단부의 침하량[C]의 비), 평사투영법을 중심으로 지반에 파쇄대가 존재할 경우에 대해 여러 가지 초기 지중응력조건에서 터널 굴착에 따른 3차원 절대 변위를 분석하여 그 존재를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.133-151
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• 1991

본 논문에서는 서울지하철 NATM 터널 표준지보단면을 대상으로 실시한 유한요소해석 결과에 관하여 논술하였다. 터널 굴착단계별 해석에 따른 영향과 터널막장으로부터의 굴진거리에 의한 영향을 증점적으로 분석하였다. 터널 굴착단계별 하중조건을 적절히 반영할 수 있도록 지반특성곡선의 개념을 적용하여 터널굴착면 내부에 가상 지지압력을 재하하였다. 유한요소해석 결과에 대한 분석은 지반침하, 터널변위, 지중응력, 지보재 응력 등을 대상으로 실시되었다. 또한 터널 막장에 의한 3차원적 변위 억제효과 분석을 위하여 터널 변위 특성곡선 개념과 2차원적 축대칭 해석방법을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.111-118
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• 2005

연구지역은 옥천변성대에 속하며 단층파쇄대가 터널굴착방향과 평행하게 존재하여 막장면의 자립성 저하 및 이에 따르는 터널 주변지반의 이완 등으로 터널 내에 과도한 변위가 발생하였다. 이에 따라 단층파쇄대의 영향범위를 파악하고 특성을 분석하기 위하여 TSP(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 수행하였다. 또한 막장면 조사와 시추조사를 병행 실시하여 거동원인을 분석하고 전방 파쇄대의 예측을 통하여 터널 굴착 및 지보에 영향을 주는 지질구조대나 용수대의 위치와 규모를 확인하였다. 조사결과를 토대로 터널형상 및 그에 따른 지층상태를 3차원으로 모델링 하였다. 모델링된 개체 내에 포함된 여러 변수(함유량, 물성치, 암반등급 등 모든 정량적인 수치)는 지구통계학적 기법을 통해 분석하였다. 모델링 결과를 분석하면 단층파쇄대에 의한 풍화대의 분포가 터널우측을 중심으로 발달하면서 좌측으로 그 범위가 감소하고 있다. 단층파쇄대는 주향 $N0\~5^{\circ}E$, 경사 NW의 방향성을 가지며, 여러 개의 지질이상대를 포함한 대규모의 파쇄대로 이루어진 것으로 확인되었다. 터널내 과대 변위는 해당구간에 밀집된 불연속면의 상호교차 및 단층대에 의한 터널 좌우측 암반강도 불균형으로 편하중이 발생한 것으로 판단되며 그라우팅 등의 터널보강공법이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.325-337
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• 2021

도로와 철도터널에서는 비상시 대피를 위한 시설이 필수적이며, 제연 및 화재 진압을 위한 설비와 승객의 피난 통로가 그것이다. 장대 병설터널에서는 횡갱을 배치하여 화재 발생 반대편 터널로 대피하도록 계획된다. 병설 쉴드터널에서는 횡갱의 시공을 위해 기 시공된 본선터널의 영구 구조물인 세그먼트 라이닝을 철거하여 원지반을 노출하여야 한다. 현대의 대부분의 쉴드TBM이 막장을 격벽으로 차단한 폐쇄형 쉴드TBM임을 감안할 때, 원지반이 노출되는 횡갱의 시공은 쉴드터널의 시공단계에서 위험도가 높은 과정 중 하나이다. 특히, 지하수위 아래의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공에서는 세그먼트 철거 및 굴착 중 토사지반의 안정성 확보를 위한 차수 및 굴착공법에 대한 면밀한 검토가 요구된다. 본 사례 연구에서는 토사지반에서 대구경 강관추진을 활용한 횡갱 굴착 공법의 시공 중 유의사항을 소개하고 시공 후 계측결과를 분석하였다. 본 사례 연구에서 소개되는 횡갱 굴착공법은 그라우팅으로 보강된 토사지반에 대구경 강관 추진 후 내부 굴착하는 공법으로써, 두 가지 메커니즘에 의해 토사지반에서 굴착 중 막장의 안정성을 확보한다. 첫 번째는 대구경 강관을 추진하여 막장 전방 토사지반의 전주면을 강관에 의해 선 지보 한다. 두 번째는 대구경 강관 추진으로 내부로 압입된 토사의 Plugging 효과에 의해 막장 전면의 지지효과를 얻을 수 있다. 추진력에 의한 강관의 변형 및 강관의 관통 완료 후 응력발생 계측결과로부터 대구경 강관 추진에 의한 횡갱 굴착공법이 토사지반에서 충분한 시공성과 안정성을 확보함을 확인하였다. 본 사례 연구의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공공법은 유사한 현장조건에서 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.