• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권9호
• /
• pp.45-51
• /
• 2012

터널 내로 유입되는 지하수에 의해 시멘트 수화물인 수산화칼슘$(Ca(OH)_2)$이 토중의 미생물 반응, 유기물의 산화 등에 의해 발생되는 이산화탄소$(CO_2)$와 차량의 배기가스$(SO_3)$ 등과 반응하여 그 반응물이 터널 상부에 설치된 배수공 내에 침전됨으로 인하여 배수공 클로깅 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상으로 인하여 터널 배수 시스템의 수리기능저하가 발생하게 되면 간극수압이 증가 하여 누수를 가속화 시키며, 라이닝의 열화를 초래하게 된다. 본 연구는 배수공 클로깅 현상을 방지하기 위하여 퀀텀스틱과 자화장치를 개발하였으며 서울 남산 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 터널과 지하철 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 공구에서의 현장실험을 통하여 위 기술의 현장 적용성을 규명하는데 그 목적이 있다. 배수공에 요소기술을 적용한 배수관을 삽입한 후 주기적으로 육안관측을 수행하였고 최종적으로 발생된 스케일의 SEM 및 XRD 분석을 수행하였다. 그 결과 요소기술을 적용하였을 경우 스케일 생성량이 현저히 줄었으며, 특히 퀀텀스틱이 자화장 치에 비하여 그 효과가 우수하였다. 따라서 기존의 노후터널 배수공에 퀀텀스틱 또는 자화장치를 배수공에 적용하였을 경우, 배수공 의 클로깅 현상을 어느 정도 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.131-140
• /
• 2009

쉴드 터널의 세그먼트라이닝은 일반적으로 배수시스템을 채용한 재래식 터널과 달리, 비배수 방식을 채택하여 건설된다. 하지만 비배수 터널로 건설된 경우 시간의 경과에 따른 열화의 진행으로 누수가 증가하여, 장기적으로는 설계시 적용된 비배수 개념이 유지되지 않는다. 세그먼트 터널에서 이음부는 변위와 누수가 주로 빌생되는 부분으로, 특히 누수는 이음부를 통하여 일어나는 경우가 대부분이다 이에 본 논문에서는 전력구 터널을 모델로 선정하여 라이닝 이음부의 열화로 인한 누수가 터널의 세그만트 라이닝에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 라이닝 전반열화 조건과 이음부의 전반 열화 및 국부 열화 조건으로 설정하여 수치해석을 수행하였으며, 라이닝 이음부의 열화로 인한 누수가 기준량 초과 시 그라우트 주입구를 이용하여 재주입시 누수제어가 가능한지 여부를 수치해석을 통하여 조사하였다. 해석결과 세그먼트 라이닝 및 이음부의 누수로 인한 터널과 지반 간 수리 상호작용 메커니즘을 알 수 있었으며, 시공 중 라이닝 투수성 품질관리, 운영 중 누수관라의 기준을 설정하는데 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권5C호
• /
• pp.359-368
• /
• 2006

시공후 터널의 거동에 영향을 주는 대표적인 인자들로 시간에 따른 투수상태와 지반의 장기거동을 들 수 있다. 본 연구에서는 이러한 인자들과 관련된 터널거동을 분석하기 위한 수치해석모델을 개발하고 터널이 겪을 수 있는 다양한 시공 후 하중 조건에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 변상에 대한 영향인자와 터널거동의 메카니즘을 파악하기 위해 가능한 모든 변상 발생 시나리오를 구성하였으며, 부직포의 투수계수, 수위상승, 장기적인 이완하중과 과발파로 인한 손상 등 터널의 시공 후 장기 변상에 관련된 인자들이 조사되었다. 시공 후 터널 변상 발생 시나리오는 터널형식과 그에 따른 하중 메카니즘에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 토사터널에 대해서는 투수상태와 관련된 거동이 주요 변상의 원인으로 분석되었으며 배수재의 투수계수 저하와 수위상승에 의한 영향에 대해 분석하였다. 암반 터널에서는 암반의 점소성 거동을 분석하였고 암반의 이완과 크립에 의한 장기적인 이완하중의 영향에 대해 연구하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권4호
• /
• pp.669-683
• /
• 2017

본 연구의 목적은 지하 콘크리트 구조물에서 부분적으로 발생하는 누수를 처리하기 위하여 기존에 제안된 전단면 유도배수시스템을 수정하여 제안하는 것이다. 누수된 부분에만 유도배수시스템을 적용하기 위하여 누수된 지하수를 유도배수시스템내에서 집수 지점으로 유도하는 기술과 집수된 지하수를 지하 콘크리트 구조물의 배수 시설로 이동시키기 위한 기술을 추가 제안하였다. 유도배수시스템내로 누수된 지하수를 집수 지점으로 유도하기 위한 4가지 방수 재료들, 즉, 다공질의 고무 재료인 Durkflex, 초강력 접착력을 가진 KE-45 실리콘 접착제, 폴리머 계열 재료인 Hotty-gel 및 일반 실리콘 접착제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 방수 재료 Hotty-gel만 완벽한 방수 성능을 보였고 나머지 3가지 방수 재료들에서는 누수가 발생하였다. 선정된 방수 재료 Hotty-gel과 집수 지점에서 배수시설로 누수된 지하수를 이동시키기 위한 배수관 및 고정 새들(saddle)을 추가한 유도배수시스템을 콘크리트 옹벽에서 시험 시공하였다. 재령 7일, 14일, 21일, 28일, 2개월, 및 3개월에 수정된 유도배수시스템 배면에 1,000 ml의 물을 주입하여 방수 성능과 유도배수 성능을 평가하였다. 재령 3개월까지 방수 성능 및 유도배수 성능에는 전혀 이상이 없는 것으로 확인되었다. 수정된 유도배수시스템의 총 공사 기간 및 공사비에 대한 평가를 위하여 표면 정리 단계, 누수 처리 단계 및 단면 복구 단계별로 기존 누수 보수 공법과 비교하였다. 작업 내용, 보수 재료, 시공 장비, 작업 시간, 작업 인원 등을 고려한 개략적인 총 공사 시간 및 공사비에 대하여 비교하였다. 각 시공 단계별로 비교 분석한 결과 수정된 유도배수시스템은 기존의 누수 처리 공법보다 총 공사 기간 및 공사비를 절감할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제16권1호
• /
• pp.38-49
• /
• 2006

복공식 LNG 지하저장기지 건설을 위해서는 암반역학, 열역학 및 수리지질특성과 관련된 여러 가지 기술이 요구되며, 이러한 기술의 적용성을 입증하기 위한 일환으로 대전에 Pilot cavern을 건설하였다. 이 논문에서는 Pilot cavern에 적용된 기술 중 배수시스템 평가과 Ice ring모사에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 대수층관점의 Modflow와 유동시스템 관점의 Seep/W 해석을 통해 적용된 배수시스템이 효율적으로 작용하였음을 확인하였다. Ice ring 형성은 열전달과 지하수 흐름의 상호작용을 통해 모사될 수 있는데, 이에 대한 모사를 위해 Temp/W-Seep/W 프로그램을 이용한 냉열수리 연동해석을 수행하였다. 이러한 해석을 통해 Ice ring의 형성 위치를 추정 할 수 있었고, Ice ring형성에 지하수 유동 속도 및 방향이 영향을 크게 미친다는 것을 확인했다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.549-558
• /
• 2021

터널과 지하시설물을 비롯한 콘크리트 토목구조물을 안전하게 관리하려면 균열 발생 여부를 정기적인 점검을 통해 알아내야 한다. 터널의 콘크리트 라이닝 표면에 발생한 균열의 위치와 형태를 검사하는 일은 주로 고소작업차를 투입하여 이루어진다. 이러한 작업은 차로를 통제한 채 이루어지므로 교통 체증을 일으키며, 점검 종사자가 위험한 환경에 노출되며, 매번 같은 종사자가 같은 터널의 같은 부위를 조사하기 어려우므로 검사 결과의 일관성이 저해된다. 본 연구는 기존 터널 영상 취득 시스템을 대상으로 딥러닝 기술을 적용해 터널 내 콘크리트 라이닝의 균열을 자동으로 탐지하는 방법을 다음과 같이 제시한다. 구체적으로는 의미론적 분할(semantic segmentation)을 수행하는 딥러닝 모델을 공개 데이터셋으로 학습시키고, 터널 영상 취득 시스템으로 취득한 데이터셋을 딥러닝 모델에 입력했을 때 성능을 알아본다. 첫 번째, 공개 데이터셋을 전부 학습시켰을 경우, 두 번째, 공개 데이터셋 중 기존 터널 영상 취득 시스템 데이터셋과 관련성이 높은 데이터셋만 선택하여 학습시켰을 경우, 마지막으로 관련성이 높은 데이터셋과 균열이 없는 영상(negative example)을 선택하여 학습시켰을 경우에 대하여 성능을 비교하여 효율적인 모델 학습 방안을 모색한다. 그 결과 공개 데이터셋에서 관련성이 높은 영상과 균열이 없는 영상을 골라 학습시켰을 경우의 성능이 가장 좋았다. 향후 딥러닝 알고리즘을 터널 영상 취득 시스템에 적용할 때 효율적인 모델 학습 방안을 수립하는데 기여할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.359-359
• /
• 2016

본 연구에서는 최근 기후변화에 따른 가뭄으로 어려움을 겪고 있는 충청남도 서부권의 물 부족을 해결하기 위하여 금강 본류로부터 보령댐으로 일정 유량을 도수(diversion)하는 계획이 금강 본류에 미치는 수리적 영향을 검토하였으며 특히 금강 본류의 농공용수 취수에 제한을 초래할 수 도 있는 수위에 미치는 영향을 중심으로 분석하였다. 본 연구의 공간적 범위는 금강 하굿둑으로부터 하류 외해 방향으로 약 9km 지점에 위치한 금강 하구로부터 상류 방향으로는 금강 하굿둑으로부터 약 76km 지점에 위치한 공주시 반포면 검상동의 검상천 합류지점까지 총 85km에 이르는 구간에 대한 1차원 수리 모형을 구축하였으며, 시간적 범위는 보령댐으로의 도수가 갈수기에 이루어지는 것으로 가정하여 2015년 2월 1일부터 5월 31일까지 진두수위표의 시간별 유량과 8개 지천의 유입 유량, 장항검조소의 시간별 조위, 농공용수 취수시설 취수량 및 회귀수, 금강 배수갑문 운영 등을 고려하여 모형의 보정을 실시하였고, 유황분석에 따른 2016년 갈수기 예측 유량을 추정하여 보령댐으로의 도수에 따라 금강 본류 내 주요 구간의 수위에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 서해안 조위에 따른 금강하굿둑 배수갑문의 운영에 직접적인 영향을 받는 배수위 구간임을 감안하여 비정상류 해석(unsteady flow analysis)을 수행하였다. 갈수기 예측 유량 추정 결과 2015년과 같은 가뭄이 지속될 경우, 2016년의 유황은 2015년 대비 21%로 분석되었으며 이는 보령댐 도수 여부에 관계없이 물 부족이 발생할 수 있는 상태인 것으로 분석되었고, 하천유지유량 정도의 유황이 유지되는 상태에서 보령댐으로 도수를 실시할 경우, 도수시 금강호 최저 수위는 각각 EL(+)0.94m와 EL(+)0.72m로 모의되어 농업용수를 비롯한 기존 취수시설 뿐만 아니라 보령댐 도수시설의 운영에도 어려움이 생길 것으로 예상되었다. 2016년 갈수기 동안 과업 대상 구간인 금강 하류부의 유황은 농업용수 취수가 본격화되기 이전인 2월에는 하천유지유량 정도의 유황을 유지하는데 별 어려움이 없지만 3월 이후농업용수 취수가 본격화되면 농업용수 취수시설이 집중된 입포수위표 ~ 금강 하굿둑 사이 구간은 하천유지유량 이하로 유량이 크게 감소할 것으로 예상되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권5호
• /
• pp.360-371
• /
• 2007

이 논문은 GIS 기반의 수리학적 모델링을 통하여 시공측면에서 효과적으로 지표수를 제어하여 배수제어와 사면의 안정성에서의 적용에 관한 것이다. 본 논문에서는 인도네시아 파시르 노천광을 대상으로 연구를 수행한 결과를 제시한다. 신뢰할 수 있는 DEM 자료의 획득을 위하여 상세한 지형측량이 이루어 졌으며, DEM 자료로 부터 빗물의 흐름방향, 누적 흐름양, 집수구역 등의 배수 시스템의 특성을 도출하기 위하여 ArcGIS 9.1 소프트웨어가 제공하는 Hydrology 분석 도구를 사용하였다. 수리학적 모델링과 지형적인 분석의 결과는 현재의 배수처리 설비가 적당하지 않으며 또한 집중되는 지표수의 흐름으로 벤치사면에서 많은 침식이 일어날 수 있음을 보여주고 있다. 마지막으로 배수설비설계의 최적화와 물의 흐름의 제어를 통한 사면의 안전성의 증가와 사면을 감시하기 위한 방법을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.1059-1075
• /
• 2017

본 연구의 목적은 한랭지역에서 운용중인 지하 콘크리트 구조물에서 발생한 누수를 처리하기 위하여 기존 유도배수시스템의 동결융해 저항성을 평가하는 것이다. 유도배수시스템의 동결융해 저항성을 평가하기 위하여 4가지 종류의 유도배수시스템 시험체를 제작하여 실내 동결융해 실험을 수행하였다. 유도배수판의 모서리 부분과 유도배수판 연결부분에 적용할 방수재료인 Hotty-gel의 4가지 연결 방법에 대한 동결융해 저항성을 평가하였다. 또한 Hotty-gel이 부착된 유도배수판을 콘크리트 시편 표면에 고정시키 위한 2가지 방법에 대하여서도 동결융해 저항성을 평가하였다. 실내 동결융해 실험에서 1 cycle은 48시간(동결 24시간과 융해 24시간)을 적용하였고 동결과 융해 온도는 각각 $-18^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$를 적용하였다. 4가지 종류의 Hotty-gel 연결 방법 중 유도배수판 모서리 부분에 적용된 'V'자형 홈을 가진 Hotty-gel 연결 방법에서만 동결융해 28 cycles (8 weeks)후 누수가 발생하였다. 나머지 3가지 종류의 Hotty-gel 연결 방법들에서는 누수가 발생하지 않았다. 2가지 고정방법 중 와셔, 나사못 및 칼브럭을 이용하여 유도배수판을 콘크리트 시편에 고정시키는 방법에서 누수가 발생하였다. 동결융해 10 cycles (3 weeks) 후 1개 지점에서 누수가 발생하였고 동결융해 28 cycles (8 weeks) 후에는 총 5개 지점에서 누수가 발생하였다. 시간이 경과함에 따라 누수 지점은 증가되지 않았지만 각각의 누수지점에서 누수량이 증가되었다. 공압타카, 타카핀 및 와셔를 사용한 고정방법에서는 누수가 발생하지 않았다. Hotty-gel연결 형상의 제작 시간 및 제작 방법을 고려한 제작 효율성에서 Hotty-gel 가로면 대각선 형상이 가장 높게 평가되었다. 고정방법에서 시공 시간 및 시공 방법을 고려한 시공 효율은 공압타카, 타카핀 및 와셔를 사용한 방법이 우수하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권8호
• /
• pp.107-118
• /
• 2006

터널과 관련된 여러 영향인자중 시간의 따른 투수상태와 지반의 장기거동은 터널의 이상 거동을 이해하는데 있어서 중요하다. 터널은 이러한 인자에 의해서 심각한 손상을 입을 수 있으나 시공 후 이러한 인자들에 의해 발생한 영향을 정량적으로 분석해 내는 것은 쉽지 않다. 입력과 출력간의 상관관계가 비교적 독립적이라면 터널거동에 미치는 인자들의 영향은 역해석 기법을 적용하여 예측할 수 있다. 모델을 구성하는 입출력 자료의 특성에 따라 인공신경망 기법이나 최소제곱법 등 다양한 역해석 방법이 개발 될 수 있으며 수치해석, 실험 또는 계측 결과가 역해석 모델의 구성 및 검증을 위해 쓰일 수 있다. 본 연구에서는 시공 후 터널의 내공 변위 변화로부터 투수 및 지반의 장기거동과 관련된 인자들 중 배수재의 투수계수, 지하수위, 장기 이완 하중 크기 및 암반 손상 패턴 등의 변화에 의한 영향을 정량적으로 분석할 수 있는 역해석 기법을 개발하였다. 역해석은 인공신경망 기법을 적용하였으며 학습데이터 확보를 위해 수치해석 모델이 개발 되고 다양한 하중 상태에 대한 거동 분석이 이루어졌다.