• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.87-94
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• 2010

본 연구는 사질토 지반에서의 얕은 터널과 깊은 터널굴착으로 인해 발생하는 지중침하에 주안점을 두었다. 터널 굴착과정에서 일어나는 지반손실에 따른 이론적인 변형형태를 규명하기 위해 알루미늄 봉을 이용하는 실내모형실험과 CRISP프로그램을 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 모형실험 결과와 유한요소해석 결과를 비교 분석한 결과, 서로 유사한 변형형태를 가지는 것으로 나타났다. 또한, 지중침하곡선의 폭에 대한 계수인 K값은 Dyer등(1996)과 Moh 등(1996)의 현장측정 값 사이에 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 터널모형실험 결과를 토대로 사질토 지반에서의 선형적인 K방정식을 얻을 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.193-204
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• 2008

본 논문은 연약지반에서 복수의 신규터널 시공을 모사하기 위해 실시된 모형실험 과정 및 결과에 대해 기술한다. 새로운 터널이 기존터널에 근접하여 시공될 때 기존터널의 거동을 조사하기 위해 1/50의 상사율로 모형실험이 실시되었다. 모형 터널은 압밀된 Speswhite Kaolin 점토에 시공되었으며, 오거 형상 굴착기와 실드로 구성된 터널굴착 장비가 사용되었다. 기존터널의 거동 계측을 위해 스트레인 게이지와 변형계가 사용되었다. 모형시험 분석 결과는 영국 Old Street 런던 지하철 Northern Line 확장공사 현장계측 결과와 비교되었다. 또한, 모형시험 결과는 동일한 실험기구 및 실험방법이 사용된 별도의 모형실험에서 계측된 지반변형 데이터와도 비교되었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.313-325
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• 2006

본 연구에서는 이방성 암반의 방향성 및 측압조건이 터널 변형거동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 서로 다른 15가지 이방성 터널 모형에 대해 축소모형실험을 실시하였다. 이를 위해 모래 석고 물의 중량비를 달리한 모형재료에 대한 물성 실험을 통하여 모형재료의 특성을 연구하였다. 대부분의 이방성 터널 모형은 응력이 집중되는 곳에서 전단파괴 현상을 보였으며 절리면을 따라 미끄러짐이 발생하여 절리면의 경사 방향이 터널 변형거동에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 절리 경사가 $30^{\circ}$보다 작은 모형에서는 반팽창현상이 두드러지게 나타났으며 절리경사가 $50^{\circ}$인 모형은 측압조건에 관계없이 수직 및 수평 내공변위가 가장 작게 나타나 실험된 모형중에서 가장 안정적인 모형으로 판단된다. 또한 모형터널의 파괴 및 변형양상은 측압계수 조건에 따라 매우 상이하게 나타났다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2007년도 특별심포지엄 논문집
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• pp.365-374
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• 2007

본 논문은 터널의 지반-지보재 상호 거동을 규명하기 위한 연구로서 주지보재인 숫크리트의 균열, 파괴하중 및 변형거동을 실물크기의 갱도모형실험을 통해 확인하고 3차원 수치 해석을 실시하여 각각의 결과를 비교 검증하였다. 갱도모형 실험은 실제 터널과 유사한 크기의 터널을 제작하여 11개 실린더에서 측압조건에 따라 하중을 가하여 실험을 수행하였다. 3차원 수치해석 모델링은 갱도모형실험과 가능하면 같은 조건으로 해석하기 위하여 모형실험으로부터 로드셀 및 LVDT를 통해 얻은 하중-변위곡선이 수치해석 시에도 재현되도록 하여 수행되었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.425-438
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• 2019

본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형 실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.285-294
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• 2005

본 연구에서는 저토피 구간에서 기존터널 하부에 새로운 터널이 경사로 교차하여 신설할 때 하부 터널굴착으로 인하여 발생하는 교차부 주변지반과 상부터널의 거동을 분석하였다. 4.0m (폭), 3.8m (높이), 4.1m (길이) 크기의 콘크리트로 제작된 대형토조에서 모래를 이용하여 상대밀도기 일정한 모형지반을 3.4m높이로 조성하였고, 상하터널의 교차 각도가 $56^{\circ}$인 경우에 대하여 대형모형실험을 실시하였다. 또한, 모형실험과 동일한 조건으로 수치해석을 실시하여 실험결과와 연관하여 분석하였다. 연구결과 교차부 주변지반은 하부터널 종방향의 응력 전이로 인하여 교차 전과 교차 후에 응력과 지반변위의 차이가 발생하였다. 모형실험 결과로부터 교차 전 후의 하부터널굴착에 따른 종방향 응력전이가 상부터널에 의하여 차단됨을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4C호
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• pp.221-230
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• 2008

캐나다 서부 밴쿠버 지역의 Fraser강 바닥의 사질토 지반에 위치한 George Massey 침매터널이 지진 시에 어떻게 거동하는 지를 연구하였다. 지진으로 발생하는 간극수압을 계산할 수 있는 유효응력모델인 UBCSAND모델을 이용하여 지진하중으로 인한 지반의 변위와 침매터널의 거동을 예측하였으며, 이를 미국 Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)에서 실시한 원심모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 해석한 George Massey 침매터널의 원심모형실험은 2개의 모델로 구성되었으며, Model 1은 기본 모델로서 원상태 지반을, Model 2는 다짐공법으로 지반개량을 실시한 지반을 모델링하였다. 원심모형실험 Model 1에서 설계지진으로 인한 주변 지반의 액상화로 모형터널의 변위가 크게 발생하였다. Model 2에서 다짐공법으로 터널 주변 지반을 개량하였을 때 모형터널의 수직 및 수평 변위는 Model 1보다 50% 정도 감소하였다. UBCSAND모델은 원심모형실험에서 계측된 과잉간극수압, 가속도, 변위를 비교적 잘 예측할 수 있었다. 이와 같이 검증된 수치해석방법은 유사한 지반에 설치된 침매터널의 지진 시 변위와 거동을 예측할 수 있으며, 액상화에 대한 지반개량공법과 개량범위를 체적화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.107-117
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• 2008

본 논문은 터널의 지반과 지보재의 상호 거동을 규명하기 위해 터널의 1차 지보재인 강섬유 보강 숏크리트의 파괴 및 변형특성을 살펴보았다. 이를 위해 실제와 유사한 크기의 터널모형을 제작하여 실험하였다. 실험은 측압계수를 0.5와 1.0으로 설정하여 수행하였으며 11개의 유압실린더를 사용하여 하중을 재하하였다. 11개의 유압실린더는 측압을 효과적으로 모사하기 위해 천단부와 측벽부 두 그룹으로 나누어 조절하였다. 한편 숏크리트의 변형은 11개의 LVDT를 사용하여 측정하였다. 또한 각 실린더에서 가해지는 하중이 숏크리트에 분산되어 잘 전달되도록 뒤채움재를 사용하였다. 모형실험의 검증을 위해 3차원 수치해석을 실시하였다. 3차원 수치해석은 터널모형실험과 가능하면 같은 조건으로 해석하기 위하여 모형실험의 로드셀에서 얻어진 하중이력곡선이 수치해석 시에도 가능하면 동일하게 재현되도록 FISH routine을 별도로 작성하여 수행되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.189-204
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• 2015

본 논문에서는 축소 모형실험을 이용한 파쇄대의 공간적 분포 특성이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 모형실험 조건으로 터널과 파쇄대의 이격 거리 및 지표면과 이루는 경사에 대해서 실험을 수행하였다. 터널 시공 과정을 압축공기기법으로 모사하였으며 실험 중에 터널의 내부 압력을 제거 하는 동시에 터널 및 지반에 발생하는 변형을 모니터링 하였다. 실험 결과 파쇄대 이격 거리에 따라서 터널 거동에 영향을 미치며 파쇄대가 수직일 경우 터널에 가장 큰 영향이 발생하며 파쇄대 경사 45도에서 가장 작은 영향이 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4C호
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• pp.275-282
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• 2006

굴착 단면 또는 내부 단면적에 비해 연장이 긴 선형 구조물의 일종인 터널은 다양한 지반조건에서 시공된다. 본 논문은 미고결 층상 지반에서 터널 굴착에 의해 발생하는 터널 작용토압에 대하여 모형실험적 및 이론 해석적 연구를 수행한 것이다. 터널 모형실험은 층상구조를 이루고 있는 지층의 경사각도와 토피고를 변화시키면서 실시하였다. 모형실험에 사용된 지반재료는, 그 자체만으로 자립이 가능케 함으로써 모형토조 벽면과의 마찰을 제거시킬 수 있는 점착력이 배제된 알루미늄 봉과 블록을 이용한 2차원 모형 실험을 실시하였다. 아울러 터널 하중에 대한 이론적 평가식을 새롭게 유도하고, 이를 실험에 의한 터널 하중과 함께 비교하여 그 타당성을 검토하였다.