• 터널과지하공간
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• 제20권6호
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• pp.446-454
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• 2010

압축공기를 활용한 가스터빈 발전방식(CAES-G/T)은 태양열이나 풍력과 같은 신재생 에너지의 출력 변동성을 조절하는 유력한 수단 중 하나로 고려되고 있다. 국내에서 CAES 발전이 실용화된다면 지질여건상 암반터널식이 채택될 가능성이 크다. 암반터널식 CAES 시설에서는 압축공기 저장공간을 밀폐시키기 위한 콘크리트 플러그의 설치가 필요하므로 플러그의 형상과 크기를 결정하는 것이 중요한 설계변수가 된다. 파괴에 대한 안전율 분포와 접촉부 접촉압력 분포 분석을 통해 2가지 형태의 콘크리트 플러그에 대한 안정성 평가를 수행하였다. 주어진 지질조건에서는 테이퍼형 플러그가 쐐기형 플러그에 비해 구조적으로 안정한 것으로 나타났다. 쐐기형 플러그의 경우 측면 접촉부에서 분리현상이 예측되었고 이러한 분리면에서 압축공기의 누출 가능성과 마찰저항의 감소가 발생할 수 있음을 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.435-448
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• 2024

지진 시 발생하는 지반의 액상화는 터널, 관로, 맨홀, 지하 탱크 등 지중 구조물에 큰 피해를 초래한다. 이러한 액상화에 의한 피해는 지중 구조물의 부상(uplift)이 주요 원인인 것으로 나타났으며, 현재까지 설계 실무에서는 지중 구조물의 이러한 상향 변위를 충분히 고려하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 논문에서는 개착식 터널을 대상으로 하여 한계평형법 기반의 analytical solution을 제안하였다. 이를 활용하여 토피고, 액상화 심도, 지반개량, ledge 유무에 대한 민감도 분석을 시행하였다. 안전율 변화를 통해 안전율에 대한 각 요소들의 기여도를 합리적으로 도출할 수 있음을 확인하였다. 현재 모델 내 다수의 가정과 불명확성이 존재하며, 이에 대한 적합 여부에 대한 검토는 여전히 과제로 남아있다. 하지만, 보수적인 접근 방식을 통해 상당 부분의 불확실성이 완화된 것으로 판단되며, 지중 구조물의 uplift 거동 특성을 고려한 안정성 평가 방법이라는 점에서 의미가 있다고 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제18권5호
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• pp.366-374
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• 2008

지하수면하의 터널 굴착은 물로 인한 많은 지반공학적 문제가 나타나며, 해저터널의 경우 높은 투수성과 고수압을 나타내는 파쇄대 근처에서의 안전율 감소로 인한 침수사고를 유발될 수 있다. 이 연구에서는 유한한 폭의 투수성이 높은 구간(문제구간) 에서 터널 안전성에 대한 수압의 영향에 대하여 분석하였다. advance core 개념에 따라 막장전방의 가상 실린더에 작용하는 침투력을 모사 하였으며, 3차원 정상류 침투수 해석을 통하여 막장전방 지반의 수리적 거동에 주안점을 두고 침투력과 막장면의 안정성에 대한 문제구간의 영향을 분석하였다. 그 결과 막장면으로부터 터널의 막장면 안정성에 영향을 주는 가상 실린더의 경계면까지의 거리는 터널 반경의 약 5배 정도인 것으로 추정된다. 이 연구의 적용된 가정의 제한성에도 불구하고 문제구간의 위험성을 고려할 할 때 이 연구결과가 시사하는 바가 크다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.375-393
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• 2022

본 논문은 이수식 쉴드TBM의 이수분출 안정성 및 세그먼트라이닝 부력에 대한 안정성 평가법의 제안에 대한 내용을 다루고 있다. 토피가 얇은 하·해저터널 건설을 위해 이수식 쉴드TBM 적용 시 이수분출 안정성 및 세그먼트라이닝 부력 안정성을 평가하여야 하는데 현재 적용되는 이론식은 다소 복잡함에 따라 실무적으로 계산이 불편한 문제점이 있다. 본 연구에서는 이수분출 안정성 및 세그먼트라이닝 부력 안정성 평가방법을 고찰하고 터널 계획단계에서 간편하게 이수분출 안정성과 부력 안정성을 평가하는 간편도표를 제안하였다. 또한, 강도감소법을 활용한 세그먼트라이닝에 작용하는 부력 안전율을 평가하고 이론식에 의한 부력 안전율과 비교·분석을 수행하였다. 본 연구에서 제시된 이수분출 및 부력 안정성 평가를 위한 간편도표는 하·해저터널 계획 및 설계 시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.177-188
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• 2019

횡류식 환기 시스템이 설치된 터널에서 급, 배기구 포트 개구면적의 최적화는 외부로부터 터널 내에 급기되는 신선공기의 분배를 균일하게 하고 터널 내 오염물질을 효율적으로 배출하여 터널 이용자에게 안전하고 쾌적한 터널 환경을 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 횡류 환기방식이 적용된 대심도 복층터널 내부에 균일한 급기 또는 배기풍량을 얻기 위해서 급, 배기구 포트 면적계산 및 최적화하기 위한 프로그램이 개발되었다. 개발된 포트 면적 계산 및 최적화 프로그램의 신뢰성 확보를 위해 현재 운영 중인 반횡류 환기방식을 적용하고 있는 터널의 덕트 내 풍속을 측정하였다. 또한 동일한 터널에 대한 3차원 수치해석을 수행하였고 CFD 결과를 측정된 값과 비교하였다. 분석결과, 프로그램이 예측한 값과 현장측정결과의 오차율은 약 6.72%를 보이고 있으며, 3차원 수치해석 결과와의 오차율은 약 4.86%로 나타났다. 두 결과 모두 10% 이내의 오차율을 보이고 있으므로, 이 포트 개구면적 최적화 프로그램을 사용해서 횡류식 터널의 급기 및 배기 포트의 최적화 설계가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-36
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• 2008

해저 지하구조물을 시공할 경우는 높은 수압 및 침투압 등의 영향이 무시될 수 없으므로 지하구조물의 정확한 거동평가를 위해서는 수리-역학적 연계해석이 수행되어야만 한다. 또한, 실무에서는 암반이완하중을 고려하여 터널의 콘크리트 라이닝을 설계하며, 이를 위해 이완하중고($H_{relaxed}$)를 터널 주변의 국부안전율 분포를 이용하여 수치해석에 의해 산정하는 방법이 제안된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 해저터널을 대상으로 수리-역학적 연계해석 시 국부안전율을 이용한 이완하중고 산정 기법의 타당성을 살펴보았다. 3 등급 암반을 대상으로 숏크리트 수리특성을 이용한 유도 배수방법과 집수정펌핑을 이용한 유도 배수 방법을 비교한 결과 집수정 펌핑을 이용한 유도 배수방법이 보다 신뢰할 수 있는 결과를 준다고 발표된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 집수정의 펌핑을 이용한 유도 배수방법을 이용하여 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 이완하중고를 산정하여 제안식들과 적용성을 비교하였다. 연구 결과 연계해석 시 해저 시설물의 이완하중고를 정확하게 산정하기 위해서는 기존에 제시된 이론식 보다는 집수정의 펌핑을 이용하여 유도 배수하는 모델링 방법이 보다 정확하고 일관성 있는 결과를 얻을 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.321-331
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• 1998

기술적으로 타당성이 있는 설계와 안전하고 경제적인 시공을 달성하기 위하여 필요한 터널해석의신빙성 확보는 굴착 및 보강작업으로 이루어진 일련의 시공과정을 역학적으로 파악해야 하고 암반과 지보재의 반응 거동에 대한 이해가 선행되어야 한다. 따라서 터널의 굴착으로 야기되는 암반거동과 지보재의 반응거동에 관한 연구를 위해 이론해와 유한요소 프로그램을 사용하였다. 암반-지보 반응거동의분석 결과 숏크리트의 물성에 대한 영향을 정량적으로 파악할 수 있었다. 단계별 굴착단계를 모사한 3차원 유한요소 해석을 통하여 지반 물성치와 무지보 굴착길이 그리고 측압계수가 하중분담율에 미치는 영향분석을 통하여 하중분담율을 결정할 수 있었다. 이러한 인자들의 경향을 파악함으로써 실제 터널 해석에 적용할 수 있을것이라 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.241-250
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• 2003

암반은 그 특성상 매우 불균질하며, 조사 및 시험을 통하여 얻을 수 있는 자료는 아주 한정적이다. 이러한 이유 때문에 암반 중에 구조물을 구축하는 작업은 많은 불확실성 (uncertainties)을 내포하게 된다. 터널 설계에 있어서 주요 설계 파라미터인 지보패턴, 굴진장 및 굴착방법 등은 최적의 값으로 결정되어야 하나 그 결정이 쉽지 않으며, 결정을 잘못할 경우 원하지 않는 risk, 즉 터널 안정성의 저하 혹은 지보재의 지나친 보강으로 인한 경제적 손실을 발생시킨다. 본 연구에서는 터널설계 시 주요한 설계 파라미터인 지보패턴 및 굴진장을 위험도 분석 기법에 근거하여 결정하는 방법을 소개하였다. 지보량이 증가할수록 신뢰지수가 증가하여 터널의 안정성이 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었으며, 터널의 붕괴 등으로 말미암아 발생할 수 있는 손실비용 및 공사비를 고려하여 위험도 분석을 실시함으로서 최적의 지보패턴 및 굴진장을 정량적으로 결정할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제12권4호
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• pp.367-378
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• 2002

최근 국도가 4차선 선형 개량화 되는 과정에서 일반국도 내 터널 수가 증대되고 있으며 터널 갱구부의 사면 붕괴도 적지 않게 보고되고 있다. 운용중 터널 갱구부 사면 붕괴는 절토사면과는 달리 시공성 및 대책공법 선정의 한계성을 가지고 있다. 본 연구에서는 2002년 4월 발생한 수안보 온천 1, 2터널붕괴 현장을 대상으로 정밀 현장조사를 실시, 안정성 해석에 따른 효율적인 보강공법에 대해 검토한 것이다. 연구방법으로는 붕괴 현장의 정밀 지질조사를 통하여 붕괴 원인 분석 및 지반강도정수 산정을 위하여 현장 조사 및 붕괴 현장에 대한 역해석을 실시 지반강도정수를 추정하였다. 암반사떤의 안정성 해석을 위하여 불연속면의 영향을 고려하여 평사투영법을 실시하였으며, 안전율을 산정을 위하여 Tarlen을 이용한계평형해석을 실시하였다. 연구결과, 수안보 온천 1터널의 경우, 사면경사완화공법을 2터널의 경우는 3개의 영역으로 구분 콘크리트 버트리스 및 보강공법으로 록앵커 시공, 결착식 낙석방 지망을 설치하는 방안이 제시되었다.

• 터널과지하공간
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• 제12권2호
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• pp.83-91
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• 2002

암석 버력으로 성토한 사면의 역학적 안정성을 한계평형해석법과 유한차분법으로 검토하였다. 암석 버력 성토사면의 높이는 약 40 m이고 사면의 구배는 1:1.5이다. 암석 버력 성토체의 강도정수 중 점착력은 없고, 내부마찰각은 43$^{\circ}$로 가정하고 사면의 안정성을 해석하였다. 한계평형해석 중 Fellenius법과 Bishop법으로 구한 안전율 Fs는 1.4이었다. 또 유한차분법으로 사면의 안전율을 구하기 위해서 강도감소법을 이용하였고 파괴영역을 기준으로 결정한 사면의 안전율 Fs도 역시 약 1.4로 한계평형해석 결과와 동일하였다. 여러 기관에서 사면설계기준으로 적용하는 안전율 1.3과 비교할 때 암석 버력 성토사면은 안정상태로 확인되었다.