• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.10-16
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• 1994

근본적으로 터널을 정확히 해석하려면 3차원 해석이 필요하다. 그러나 3차원 해석은 다루어야 할 자료가 방대하고 또한 시공 단계를 고려하는 3차원 소성해석을 정확히 하기 위해서는 슈퍼컴퓨터와 같은 컴퓨터 파워가 요구된다. 따라서 터널의 해석에서는 대개 하중분배율법을 사용하여 2차원 해석을 수행하고 있는 실정이다. 그러나 하중분배율법에 의한 2차원 해석의 결과는 선택한 하중분배율법에 의존함으로 정확한 하중분배율을 아는 것이 중요하다. 2차원 터널해석을 정확히 하기 위해서는 본문에 기술한 요건을 갖춘 프로그램의 확보, 하중분배율에 대한 정확한 평가, 측압 계수의 신중한 선택, 주위 지반의 물성에 대한 신중한 평가가 필요하다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권3호
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• pp.165-173
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• 1996

본 기술 자료에서는 수압 터널에서 침투 수압을 고려한 터널 주위 암반의 응력 상태에 대한 수치 해석 방법, 해석 결과의 이용에 대하여 실제 수압 터널의 예를 들어 소개한다. 수압 터널의 안전성은 터널 주위 암반의 안전성에 의해 좌우되며 암반의 안전성은 Mohr-Coulomb의 파괴론을 사용하여 암반의 응력에 대한 안전율을 산정하여 판단한다. 산정된 암반의 안전율과 실제 수압 터널의 거동을 비교하여 수치 해석의 적정성을 판단하며 수압 터널의 보강 방법을 제안한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 추계학술대회 논문집(I)
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• pp.162-167
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• 2002

열차가 고속으로 터널에 진입하게 되면 터널 내부에서 극심한 압력 교란이 발생하게 되며 이로 인한 이명현상은 승객들에게 불쾌감을 크게 유발시키고, 열차 구조물에 작용하는 반복적인 하중변화 또한 구조상 큰 문제를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 터널 내부의 유동장에 대한 정확한 예측이 필요하다. 본 논문은 긴 터널을 효율적으로 해석하기 위해서 최소 차원의 공간 가정을 통하여 계산 시간을 절약할 수 있는 혼합차원 기법을 이용하여 현재 G7 시제차의 시험 운행 구간내의 터널들에 대해서 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 터널 내부에서는 압축파, 팽창파의 상호 작용에 의한 복잡한 압력 교란이 발생하였고, 이러한 압력 변화는 열차 속도, 터널 길이, 측정위치에 따라 각각 다르게 나타났다. 따라서 터널 내부의 유동장을 정확히 예측하려면 열차 속도, 터널 길이, 열차 길이, 열차/터널 단면적 비, 측정 위치 등을 고려하여 해석을 수행하여야 한다. 이러한 수치 해석 결과는 시제차 시험 계획의 수립 및 시험기기의 선택과 설치 위치 등을 결정하는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이며, 고속 열차의 여압 시스템과 외부 부착 구조물에 대해서도 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권4호
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• pp.3-15
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• 2001

일반적으로 지진발생시 터널구조물은 지상구조물에 비해 입는 피해가 매우 작다고 해서 내진설계에 대한 인식이 부족하였다. 그러나, 현재까지 많은 유형의 지하터널이 건설되었고, 앞으로는 더 많은 건설계획이 있으므로 지진시 지하터널구조물에 대한 안정성 확보가 중요하고 많은 연구가 필요하다. 본 논문에서는 지진발생시 터널의 동적거동을 파악하고, 적절한 내진해석을 제안하기 위해서 응답변위법과 동적해석법을 이용하여 내진해석을 실시하였다. 해석 결과는 지진발생시 터널구조물이 지반의 변형에 순응한다는 것을 나타내었고, 응답변위법에 의한 내진해석이 동적해석법에 의한 것보다 대부분의 경우 더 보수적인 해석이라는 것을 보여주었으며, 마지막으로 동적해석시 간편화된 2차원유한요소해석이 복잡한 3차원해석보다 내진해석시 더 효율적이라는 것을 보여주었다. 갱구부의 내진해석결과에서는 지진파가 터널축과 평행하게 진행할 때 갱구부에 설치된 라이닝에 가장 큰 단면력이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.107-118
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• 2011

최근 차량이나 철도 혹은 화재관련 장거리 터널 내 해석이 증가하고 있다. 그러나 기존의 터널 내 유동해석은 수십 km의 터널 전체를 3차원 해석을 진행하는 것으로 비효율 적이다. 또한 터널 내 압력파해석을 위해서 1차원 해석을 많이 진행하지만 유동장을 볼 수 없는 단점이 있고, 3차원으로 확장할 경우 격자수가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 1차원 3차원 혼합격자기법을 사용하여서 터널 내 운송체 주변의 유동해석과 압력파 해석을 수행하였다. 20km가 넘는 장거리 터널내 에서 운송체의 고속이동과 이에 따른 유동의 해석을 위하여 운송체 주변은 3차원 격자를 사용하여 유동을 해석 후 공력저항을 계산하였고, 유동장 변화가 거의 없는 나머지 지역에 대하여는 1차원 격자를 사용하여서 터널 내 압력파 문제를 확인하였다. 유동은 비정상상태로 해석되었고 Solver는 사용툴인 Ansys vr. 12.0을 사용하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.245-255
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• 2001

기존 개탁식터널은 굴착경사와 관계없이 터널상부에는 되메움지반의 자중이 그리고, 터널벽체에는 정지토압이 작용하는 것으로 가정하여 설계되고 있다. 그러나 개착식터널에 실제 작용하는 토압은 개착규모에 따라 다르며 이에 따라 터널라이닝의 구조적거동 또한 다르게 나타난다. 본 연구에서는 수치해석적방법을 사용하여 굴착경사가 터널라이닝에 미치는 영향을 다음과 같이 조사하였다. 첫째로, 지반범용수치해석프로그램인 FLAC2D를 사용하여 개착공법으로 시공된 기존 터널의 변형거동을 모사할 수 있는 수치해석방법을 활용하여 현장의 계측결과와 비교하므로써 수치해석방법의 타당성을 검증하였고, 둘째로, 동일한 수치해석기법을 적용하여 굴착경사가 $30^{\circ}\;, 456{\circ},\; 60^{\circ},\; 75^{\circ}%인 개착식터널에 작용하는 토압 및 변위와 터널라이닝에 발생하는 단면력을 조사하였다. 수치해석에 사용된 개착식터널은 2차로 도로터널이며, 터널라이닝과 되메움지반 사이의 마찰력을 고려하기 위하여 접합면 요소를 사용하였다. 수치 해석결과, 되메움지반과 터널라이닝 및 굴착사면 사이의 마찰력에 의한 되메움지반 내부의 아칭현상으로 인하여 굴착 경사가 클수록 터널벽체에 상대적으로 작은 토압이 작용하였으며, 이에 따라 터널라이닝의 변형, 모멘트, 전단력이 증가하였음을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2017년 정기학술대회
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• pp.143-144
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• 2017

본 논문은 복선터널 라이닝의 최적 계측 측점수를 산정하기 위해 복선터널 라이닝에 작용하는 하중 조건을 대칭 분포하중이 작용하는 경우로 가정하여 터널해석 시 널리 사용되는 상용 프로그램에 하중 조건을 입력시켜 터널 라이닝의 단면 위치별 변위와 응력을 산출하였다. 산출된 변위를 계측 측점 3점, 5점, 7점으로 복선터널 라이닝 역해석 프로그램에 입력시켜서 구한 응력과 변위를 비교하여 복선터널 라이닝의 최적 계측 측점수를 산정한 결과 정확도는 측점 3점이 낮고, 측점 5점과 7점이 높으며, 현장 적용성은 측점 5점이 높은 것으로 해석되어 터널 계측 실무와 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2023년 정기학술대회 논문집
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• pp.247-248
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• 2023

본 논문은 단선터널 라이닝에 대칭 분포하중 작용 시 최적 계측 측점수를 산정하기 위해 단선터널 라이닝에 작용하는 하중조건을 대칭 분포하중이 작용하는 경우로 가정하여 터널해석 시 널리 사용되는 상용 프로그램에 하중조건을 입력시켜 터널 라이닝의 단면 위치별 변위와 응력을 산출하였다. 산출된 변위를 계측 측점 3점, 5점, 7점으로 단선터널 라이닝 역해석 프로그램에 입력시켜서 구한 응력과 변위를 비교하여 단선터널 라이닝의 최적 계측 측점수를 산정한 결과 정확도는 측점 3점이 낮고, 측점 5점과 7점이 높으며, 현장 적용성은 측점 5점이 높은 것으로 해석되어 터널 계측 실무와 일치하는 것으로 나타났다.