• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.4
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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.

• Geotechnical Engineering
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• v.12 no.3
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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.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2002.10a
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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.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.4
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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.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.3 no.4
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• pp.3-15
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• 2001

Generally, it has been noted that underground structures have a consistent record of suffering much less damage than surface facilities during earthquakes; but it is still necessary to illustrate the dynamic response of tunnel structures subject to earthquake loadings and to provide the appropriate method for the seismic analysis of underground tunnel structures since many types of underground structures have been and will be constructed in countries situated within seismic zones. In this study, first, seismic analyses for underground tunnel structures are performed by using quasistatic analysis method and dynamic analysis method. Second, seismic analyses in tunnel portals are performed by using above methods. The results of seismic analyses for the tunnel structure show that the tunnel structure conforms to ground deformation and that seismic design by using the quasi-static analysis method is more conservative than that by using the dynamic analysis. The results of the dynamic FEM analysis for the tunnel structure show that the simplified 2-D FEM analysis using a sine wave rather than the 3-D FEM analysis can be adopted for seismic analysis. Finally, the results of the dynamic FEM analysis in tunnel portals show that the force acting on the lining is largest near to the tunnel portal when an earthquake wave propagates parallel to tunnel axis.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2011.10a
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• pp.107-118
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• 2011

This paper performs flow analysis of ultra-high speed vehicle inside the long distance tunnel. One and three dimensional hybrid mesh was used for describing moving motion and flow analysis of an vehicle inside a long distance tunnel which over 20 km. Flow analysis and aerodynamic drag measuring were performed by three dimensional mesh: around vehicle, and pressure waves of a tunnel was measured by one dimensional mesh: the other region where rare changing of flow pattern.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.6
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• pp.245-255
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• 2001

Existing cut-and-cover tunnels are designed regardless of cut-slope under the assumption that the overburden weight of backfill soil acts on tunnel arch and the earth pressure at rest acts on tunnel walls. However, actual earth pressures acting on the tunnel lining depend on open-cut size composed of cut-slope and cut-width, and thus the tunnel lining shows a different structural behavior. This study investigated the effect of cut-slope on structural behavior of the cut-and-cover tunnel lining as follows; Firstly, a comprehensive numerical analysis method using FLAC2D code was used and verified by field measurements of tunnel profile. Secondly, based on the verified numerical analysis technique, earth pressure acting on the lining, and displacement and sectional force developed on the lining were estimated with various shapes of cut-slopes$30^{\circ}\;, 456{\circ},\; 60^{\circ},\; and\;75^{\circ}%). Numerical analysis results indicate that the steeper cut-slope shows the more displacement and moment of the tunnel lining.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.5
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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.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2017.11a
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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.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2023.11a
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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.