• 지질공학
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• 제18권2호
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• pp.153-158
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• 2008

진동현식 변형률 게이지는 습기가 많은 터널에서의 장기적 안정성이 우수하여 국내외 터널 현장에서 널리 사용되고 있다. 국내 터널 현장의 진동현식 게이지는 외국 제품도 일부 사용 되고 있으나 국내 게이지에 비하여 고가이어서 주로 국내에서 제작된 게이지가 이용되고 있다. 국산 진동현식 변형률 게이지는 상당히 많은 업체에서 제작되고 있으나 게이지의 신뢰상에 대해서는 검증이 제대로 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 실내시험을 통하여, 국내 터널계측에 널리 사용되고 있는 2.5인치 진동현식 변형률 게이지에 대한 신뢰성을 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.17-26
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• 2017

절리가 형성된 암반지층에서의 터널굴착은 터널굴착 선을 따라 변위를 유발시키며 이러한 변위값의 산정은 터널의 안정성과 소요공간을 확보하는 것과 관련하여 매우 중요한 사항이다. 터널변위는 지반의 변형계수와 직접적으로 관련되므로 이를 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다. 그렇지만, 터널이 건설되는 대부분의 암반지층은 일반적으로 절리가 형성되어 있어서 단순히 균질한 등가탄성매질에 근거하여 절리형성 암반지층의 변형계수를 파악할 수는 없다. 왜냐하면 절리형성 암반지층의 변형계수는 암석의 종류뿐만 아니라 절리조건에 의해서 큰 영향을 받기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착 조건에서 다양한 절리 및 암석조건을 고려한 암반지층의 변형계수 변화를 조사하였으며 이를 위하여 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 이를 통한 본 연구의 결과는 기존의 경험적인 방법들과 상호 비교되었으며, 또한 다양한 절리암반을 고려한 변형계수 변화표의 형태로서 제시되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.107-115
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• 2000

충적지반에 건설된 원형 단면을 갖는 터널은 지진시에 지반의 전단 변형의 영향을 받아 좌우교차로 경사진 타원형상의 변형을 반복한다. 본 논문에서는 이 특별한 진동모드를 이용하여 지반-터널계의 상호작용 및 면진 효과가 검토되었다. 지반과 터널의 경계가 완전히 결합되어 있는 경우에 대한 지반 -터널계의 상호작용 효과 및 지하 구조물의 지진피해를 줄이는 한가지 방법으로써 터널 주위를 면진재로 피복하는 방법에 대한 면진효과가 토론되었다. 그 결과 면진재의 포아송비를 작게 하거나 지반과 면진재의 전단탄성계수의 비를 증가시킴으로서 면진 효가가 증가함을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.91-97
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• 2007

절리가 존재하는 암반에서 2-Arch 터널을 굴착할 때 절리방향과 굴착단계에 따른 필라하중의 변화를 실험적으로 연구하였다. 이를 위해, 대형 모형 실험기(폭 3.3m, 높이 3.0m, 길이 0.45m)에 1/10 크기의 2-Arch 모형터널을 갖는 다양한 각도의 절리를 포함한 지반을 조성하고, 실제 시공과정을 따라 굴착하면서 터널굴착으로 인한 터널 주변지반의 변형을 측정하고, 굴착단계에 따라 필라에 작용하는 하중을 측정하였다. 계측된 데이터로부터 2-Arch 터널의 굴착에 따른 거동을 분석한 결과 절리의 각도에 따라 굴착단계별로 터널 주변지반의 변형 및 필라에 작용하는 하중이 크게 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.59-70
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• 2008

도심지 터널의 설계, 시공 그리고 유지관리에 있어서 지반 변위 억제와 변형거동 예측은 중요하다. 국내 외 연구자들은 다양한 수치해석적인 기법과 현장 계측 결과를 이용하여 터널 시공과 관련된 변형거동 예측을 시도하였다. 하지만, 설계물성치의 산정과 지반 모델링 그리고 수치해석기법과 관련된 사용상의 어려움에 의해 아직까지 만족스러운 결과를 얻지는 못하였다. 본 논문은 수치해석적인 기법과 인공신경망을 이용하여 도심지 NATM 터널의 설계 물성치 산정과 변형거동 예측에 관한 방법을 제안하였다. 인공신경망 모델 개발을 위한 학습과 테스트과정은 데이터베이스된 수치해석결과를 이용하였다. 개발된 인공신경망 모델은 입력변수인 지반변위와 결과변수인 설계 물성치 간의 상호관계를 적절히 인식할 수 있다. 수치해석은 지반의 연화거동을 모사할 수 있는 변형률 연화모델을 적용하였다. 사례분석에 있어서 굴착 초기단계의 계측 값을 개발된 인공신경망 모델에 입력하여 설계 물성치를 계산하였으며, 수정된 설계 물성치는 수치해석을 통하여 다음 굴착단계에서의 터널 주변의 지반 변형거동을 예측하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 토대로 시공조건이 엄밀한 도심지 터널의 설계물성치의 정량적인 평가 및 변형거동 예측이 계측이 입수된 초기 굴착단계에서 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권9호
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• pp.17-28
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• 2007

도심지 지하 터널은 주변 구조물의 존재 하에서 미고결성 저토피고 지반에 건설되는 경우가 많기 때문에 일반 산악 터널이나 대심도 암반층에 건설되는 지하공동과는 달리 터널 주변의 지반 변위, 지표면 침하와 기울기가 터널 설계의 주요인자가 된다. 본 논문은 도심지 NATM 터널의 변형거동에 대한 합리적 해석 방법의 확립을 위한 연구로서 변형률 연화 모델을 이용한 수치해석적인 방법을 통하여 굴착에 따른 지반 평가와 거동 예측을 수행하였다. 적용되어진 변형률 연화모델은 지반이 항복후 전단변형률의 증가에 따른 전단강성와 강도정수의 저하를 고려한 것이다. 현장 계측 결과는 시공중 설계물성치의 재설정에 이용되어졌다. 연화모델의 결과와 현장 계측값과의 비교에서 적용되어진 모델이 지표 침하, 기울기, 지중 침하 및 지중 수평변위의 변형 양상을 어느 정도 재현될 수 있음을 알 수 있었다. 본 논문에서 제안된 모델을 토대로 시공조건이 엄밀한 도심지 터널의 변형거동에 정량적인 평가 및 예측이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.733-747
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• 2017

터널을 굴착하면 터널주변과 상부의 지반이 느슨해지고 변형되며, 이로 인해 터널주변지반의 응력이 변화된다. Terzaghi는 터널굴착으로 인한 천단 상부지반의 이완형태를 Trapdoor 실험을 통해 규명하였다. 그러나 Terzaghi는 터널천단부가 등변위 되는 조건만 생각하였으며, 터널천단부가 오목곡선이나 볼록곡선 등의 형태로 변형될 경우에 대해서는 생각하지 않았다. 따라서 본 과제에서 지반이완 형태와 터널천단부 변위형태의 상관관계에 대하여 실험적으로 연구하였다. 이를 위하여 터널천단부의 이완형태를 등변위, 오목곡선, 볼록곡선의 세가지 형태로 모사하여 실험을 수행하고 그 결과를 비교 하였다. 실험결과 이완지반의 하중전이는 지반변형특성에 따라 다양한 형태로 발생될 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권6호
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• pp.453-463
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• 2007

Terzaghi터널토압 이론은 shield 및 도심 NATM터널의 설계토압으로 현재까지도 사용되고 있다. 본 논문에서 지반의 변형거동과 한계상태를 가정한 Terzaghi 토압과의 상호 관계에 관한 조사를 위해 Terzaghi 터널토압이론, 2차원 실내 터널 모형 실험과 변형률 연화모델을 기본으로한 비선형 수치해석을 실시하였다. 굴착에 따른 터널 토압와 지반 변형거동의 폭넓은 이해와 그들의 상호작용에 대한 효율적인 활용은 경제적인 터널 지보설계와 안정한 시공을 이끌 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제20권2호
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• pp.73-81
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• 2010

본 논문에서는 여러 가지의 구성방정식 모델을 이용하여 NATM 터널의 유한요소 해석의 적용에 대하여 설명하였다. 일련의 2차원 평면변형률 조건하 NATM 터널의 지반-구조물에 대한 해석을 분석하였다. 사용한 4가지 구성방정식 모델로는 선형탄성, Mohr-Coulomb 탄소성, 변형경화, 연화지반모델이다. 터널설계에서는 지표면의 침하, 지보재 축력에 대한 적절한 예측이 필요하다. 수치해석결과 진보된 구성방정식 모델이 지반변형과 지보재의 축력에 대해 보다 적절한 결과를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.501-517
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• 2011

일반적으로 터널 시공현장에서는 계측된 천단 및 내공변위와 계측관리기준을 비교하여 터널의 안정성을 판단한다. 현재 계측관리기준은 지반조건, 터널단면의 크기, 시공방법, 지보재량 등을 고려한 경험을 통해 세워지고 있는 실정이다. 따라서 새로운 계측관리기준으로 한계변형률을 이용하는 방법에 대한 연구가 다수 수행되었다. 그러나 대부분의 연구는 일축압축강도실험에서 얻어진 한계변형률을 기준으로 삼고 있어 실제 터널 굴착 시 발생하는 응력의 증가 및 종방향 아칭에 의한 암반 손상을 고려하지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 대표 암종인 화강암과 편마암의 한계변형률 특성을 조사하기 위하여 일축압축강도실험과 응력의 증가 및 종방향 아칭을 고려한 손상제어실험을 수행하였다. 손상제어실험에서 얻어진 한계변형률은 일축압축강도실험에서 얻어진 한계변형률보다 다소 작게 나타났다. 이는 일축압축강도실험에서 얻은 한계변형률은 터널 굴착 시의 응력이력을 고려하여 다소 감소시켜야 한다는 것을 의미한다. 또한 대심도 터널에서 흔히 발생하는 취성파괴를 평가하기 위한 손상한계변형률을 제안하였다.