• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.21-30
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• 2019

얕은 터널에 대한 연구는 종방향 하중전이와 수평지반에 대한 연구가 주를 이루었으며 사면 하부에 위치한 얕은 터널 주변지반의 거동연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 사면 하부에 위치한 터널의 종방향 굴진에 따른 터널 주변지반의 거동을 규명하기 위해 변위제어방식으로 모형시험을 실시하였다. 모형터널은 폭 320mm, 높이 210mm, 길이 55mm 규격의 강성이 큰 알루미늄 강체로 제작하였고, 모형지반은 3가지 규격의 탄소봉을 혼합하여 균질한 모형지반을 조성하였다. 모형시험은 사면 경사와 토피고를 변수로 측벽변형을 발생시키는 변위제어방식으로 실시하였으며, 터널 벽체의 하중변화, 터널 주변지반의 하중전이와 지표침하 변화를 측정하고 분석하였다. 지표침하의 변화는 경사가 증가할수록 수평지반보다 20~39%의 증가가 나타났다. 터널 천단부 및 측벽부의 하중 변화는 사면 경사가 증가할수록 천단부는 최대 20%가 증가하고, 측벽부는 사면 경사의 영향으로 하중비가 감소하는 것을 확인하였다. 연직하중은 토피고가 1.0D 이하에서는 최대 128%의 하중증가가 나타났지만, 토피고가 1.5D 이상에서는 수평지반과 큰 차이가 나타나지 않았다. 이것으로 사면 경사는 토피고 1.0D에서 가장 큰 영향이 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1997년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.211-220
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• 1997

• 한국지반공학회지:지반
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• 제20권4호
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• pp.26-37
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• 2004

암쌓기에 있어서 재료의 입경 분포 및 시공형태는 시공성과 시공 후 토체의 안정성에 큰 영향을 미친다. 그중 암버력을 쌓기 재료로 사용하여 시공하는 경우에 대해서는 일반적인 쌓기의 경우와 다른 시공법이 제안되어 있다. 최근 발주되는 턴키설계 규모의 토목 사업에서는 터널 및 사면 절취 등의 과정에서 암버력이 많이 생산되고 그것을 활용하여 공사구간의 절취 구간에 사용하는 방안이 일반화되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.855-867
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• 2018

터널 굴진면 전방에 연약대가 존재할 때에는 종방향 아칭에 의해서 굴진면 직전영역에 응력이 증가되어 터널의 안정성이 영향을 받는다. 따라서 굴진면 전방에 연약대 존재 여부 및 연약대의 특성을 파악하여 이에 대한 대비책을 마련하는 것이 중요하다. 굴진면 전방 연약대의 예측 방법은 물리탐사 및 수치해석적 방법과 터널지보 및 보강방안에 대한 연구는 많이 이루어 졌으나 굴진면 전방 연약대의 폭과 이격거리에 따른 이완영역에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 굴진면 전방에 연약대 존재 시 연약대의 폭과 이격거리에 따른 이완영역에 대하여 실내모형실험을 통해 규명하였다. 모형시험기에 주문진 자연사를 이용하여 함수비 3.8%로 모형 원지반을 조성하였으며 모형 연약대는 모형 원지반과 같은 자연건조 상태의 주문진 자연사를 샌드커튼 방식으로 강사하여 조성하였다 연약대 폭과 굴진면과 연약대 간 이격거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 모형시험기는 상하반단면 굴착이 구현 가능하도록 제작하였으며, 토조 바닥에 로드셀을 설치하고 지표에 변위계를 설치하여 터널굴착에 따른 연직응력 및 지표변위를 측정하였다. 지표침하는 연약대의 폭에 상관없이 굴진면과의 이격거리가 0.25D 이내에서 급격히 증가하였고, 수직응력 및 수평응력 또한 이격거리가 0.5D 이내에서부터 증가하는 경향이 나타났다. 실험결과 종방향 아칭의 영향은 터널 전방 1.0D 영역 내부터 형성된다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.315-326
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• 2004

터널 주변지반에 다양한 형태로 존재하는 불연속면이 터널 라이닝의 거동에 미치는 영향을 규명하기 위해, 주절리의 각도와 지반의 측압조건을 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다. 실험결과, 터널라이닝에 발생하는 축력은 터널 주변지반에 존재하는 절리의 방향 및 위치에 따라 대체로 감소하는 경향을 나타내며, 이러한 경향은 측압계수가 증가함에 따라 더욱 두드러진 양상을 보이고 있다. 또한 절리각도에 따라 터널라이닝에 발생하는 최대변위와 최대응력의 발생위치가 달라지며, 절리의 영향으로 측압계수가 증가함에 따라 접선응력과 법선응력이 최대 20배 이상의 차이를 보이며, 전반적으로 터널 라이닝에는 인장응력이 집중되는 경향을 탄성이론을 통해 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.887-903
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• 2017

터널이 시공되는 환경은 다양하여 지형이 평탄하지 않거나 지표가 경사가 진 경우가 많으며, 이런 경우에는 지반내 응력의 분포가 일정하지 않다. 그러므로 이와 같은 환경에서는 얕은 터널 굴착에 따라 종방향 하중전이 특성이 달라서 그 영향이 불명확하다. 또한, 시공방법이나 지반조건 및 굴진면의 변위형태 등이 종방향 하중전이 발생경향에 영향 줄 것이므로, 이를 종합적으로 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사를 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$로 모사하고, 굴진면의 변위형태(상부 큰 변위, 등변위, 하부 큰 변위)에 따른 굴진면의 토압과 터널 천단상부의 종방향 하중전이 특성을 실험적으로 규명하였다. 연구결과 굴진면에서 변위가 발생하면 굴진면 토압이 감소하고 터널의 천단 하중이 증가하며, 굴진면의 토압변화량에 따라 터널 천단상부의 하중전이의 크기와 발생경향이 변화되었다. 따라서 굴진면의 토압변화가 터널 종방향 하중전이에 직접적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 지표경사가 작으면 하중전이 영역이 넓어지며 지표경사가 커질수록 종방향으로 전이되는 경향이 감소하고 굴진면 부근에서 집중되었다. 또한, 굴진면의 변위형태에 따라 종방향으로 전이되는 하중의 분포경향도 달라지므로 종방향 지반의 응력조건과 굴진면의 변위형태는 터널 종방향 하중전이의 형태와 크기에 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.526-535
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• 2006

본 연구에서는 장대터널 화재 시 발생하는 스모크의 거동특성을 파악하기 위해 축소모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기초로 실제 터널을 1/50로 축소한 20 m 의 아크릴 터널 모형을 제작하였으며, 파라핀 기체로 만든 스모크를 터널 내부에 주입시킴으로써 20MW의 실제 화재를 모사하였다. 실험에서 화재 발생 약 2분 후에 스모크는 부력효과의 감소로 아래로 하강하였으며, 제트팬 가동 전까지 4분 동안 스모크는 약 90 m를 이동하였다. 제트팬이 가동되고 기류속도가 임계속도 (도로터널 화재 중 발생하는 스모크의 역기류를 제압하기 위한 최소 공기속도)에 가까워질수록 스모크의 제어가 효율적으로 이루어지며, 스모크의 분포는 화원에서 약 3 m 정도로 더 이상 탈출 방향으로의 스모크 전파가 이루어지지 않았다. 하지만, 제트팬 가동 초기에 스모크의 제어가 거의 이루어지지 않음을 보였고 오히려 이 단계에서 탈출자의 호흡선 차단 등의 위험요소가 내재되어 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.69-79
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• 2008

터널 막장 전방의 암반 물성 변화의 예측은 터널 시공 시 붕괴를 막을 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 표면파에 대한 웨이블렛 변환을 이용한 모형 암반의 위상속도를 예측하는 비파괴 시험법을 제안함으로써 터널 막장 전방의 암반 물성 변화를 예측하고자 한다. 실내 실험에서는 암반을 모사하기 위하여 강도가 각각 틀린 두 층으로 이루어진 석고 모형을 사용하였다. 가진윈은 진동 발생 가능한 주파수 대역이 150 Hz에서 5 kHz인 액츄에이터를 사용하였으며, 감지기는 두 개의 가속도계가 사용되었다. 분산곡선을 계산하기 위하여 웨이블렛 변환 해석을 수행하였다. 실내 실험 결과, 근접장 효과를 없애기 위한 최소 감지기 간격이 탐측 가능 깊이의 3배 이상으로 나타났다. 정규 분포 곡선에 기초한 가중치를 이용한 간단한 역산을 제안하였고, 파장 반영계수가 0.2일 때 예측치와 실측치가 잘 일치하였다. 표면파의 전파 깊이는 파장의 $0.42{\sim}0.63$배로 나타났으며, 분산곡선에서 파장에 따라 위상속도가 변하는 구간이 역산을 통해 계산된 구간과 잘 일치하였다. 표면파에 대한 웨이블렛 변환을 이용한 위상속도의 예측은 기존의 표면파 시험법에 비해 실험 구성 및 실험 방법, 역산과정이 간단하므로 터널 막장 전방의 암반 물성 변화를 예측하는데 효율적인 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.640-655
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• 2018

최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.343-349
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• 2007

터널 화재와 관련된 축소모형실험연구는 기본적인 데이터는 제공할 수 있지만, 축소모형과 실물화재간의 정확한 이론적 상사관계가 정립되어 있지 않기 때문에 실물화재에 대한 직접적인 분석을 하기에는 어려움이 따른다. 이에 산소소모율법을 적용하여 열방출율과 같은 물리량의 측정이 가능한 실물화재실험장치인 대형칼로리미터를 개발하였다. 이를 이용하여 차량의 화재시 열방출율을 측정하기 위한 실물실험을 실시하였으며, 그 결과 차량의 열방출율은 $2.3{\sim}3.4\;MW$로 측정되었다. 이는 PIARC에서 권고하는 차량의 열방출율과 유사한 범위로서 개발된 실물화재평가장치의 신뢰성을 확인할 수 있음은 물론이고 향후 관련 연구에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.