• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1781-1788
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• 2008

본 연구는 철도 터널에서의 화재유동 실험을 위하여 제작된 모형 터널에서의 환기 유동 효과를 생성시키기 위하여 모형 터널 내에 제연 팬 및 주파수 방식의 인버터(invert control)를 설치하여 터널내의 유속을 변형시키면서 환기유동의 형태가 어떻게 생성되는지에 대한 기초연구를 수행한 결과이다. 본 실험에 사용된 덕트는 길이10m, 높이0.5m, 폭0.25m로서 아크릴로 제작하였고, 제연 및 환기유동을 위하여 최대 10m/sec의 유속을 발생시키는 모터를 장착한 제연시스템을 제작하였다. 덕트의 입구에는 터널에 존재하는 난류유동을 생성시키기 위하여 하니컴을 설치하였다. 환기유동을 모사 하고자 제연시스템을 이용하여 모형터널 내에서 4m/s, 6m/s, 8m/s로 유속를 발생시켜 각각의 유동의 형태를 조사하였다. 덕트내에서 1m간격으로 Hot wire(TSI) 및 Pressure sensor(ENDEVCO)를 설치하여 유속 및 압력을 계측하였다. 유속 및 압력은 Lap view 프로그램 및 PC를 이용하여 자동적으로 계측하여 저장하였으며, 하니컴으로 인한 난류 발생의 정도 및 모형 터널내에서의 유속의 특징을 자세히 조사하였고, 덕트 내에서의 압력 분포의 특징 및 압력 강하 등을 조사하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.999-1012
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• 2017

터널 굴착에 따라 발생하는 지반이완하중은 이론식, 경험식 및 수치해석적 방법에 의해 산정할 수 있다. 이론식 및 경험식에 의한 방법은 지반조건, 터널형상, 그리고 시공조건을 고려할 수 없다. 그러나 수치해석적인 방법은 터널 굴착으로 인해 발생하는 굴착면 주변의 변위와 응력 분석이 가능하며, 지반조건 및 시공조건을 고려한 지반이완하중 산정이 가능하다. 터널 굴착면 주변에 발생하는 응력전이효과를 파악할 수 있는 최대주응력과 최소주응력과의 차이와 최대주응력에 대한 비로서 응력전이비(e)를 제시하였다. 이 결과를 이용하여 터널 굴착에 따른 굴착면 주변에서의 이격된 거리에 따라 발생하는 주응력 차이에 의한 지반이완 영역을 확인할 수 있었다. 또한, 지반등급별 변화와 응력전이비(e) 변화에 따른 수치해석을 실시하여 지반이완하중 값의 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구의 방법과 기존의 지반이완하중 산정 결과와 비교한 결과, 응력전이효과(e = 10%)를 고려한 결과값이 한계변형률을 이용한 방법보다는 지반이완하중이 다소 크게 나타났으나 대체로 이론식 및 경험식 보다는 작게 나타났다. 따라서 응력전이효과를 고려한 지반이완하중 산정은 실제 지반조건과 터널 시공조건을 고려한 것으로 콘크리트라이닝 설계에 적용 가능한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.265-281
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• 2017

얕은 터널의 시공에 있어 지표 침하는 주요 관리 사항으로 쉴드 TBM 기술을 적용함으로써 굴착 중 지반 변형의 제어를 통하여 침하를 경감시키는 것이 가능하며, 특히 뒤채움 주입은 침하 경감의 목적으로 쉴드 공법에서는 일반적으로 적용되는 기술이다. 투수성이 낮은 지반에서의 TBM 시공에 의한 지표 침하는 터널 시공 중에 발생할 뿐만 아니라, 터널 관통 후에도 장기간에 걸쳐 발생한다. 장기 침하는 주로 터널 주변의 압밀에 의해 발생되고, 이 압밀 과정은 터널 주변에 과잉간극수압을 유발하는 뒤채움 주입에 의해 영향을 받게 되며 결과적으로 쉴드 TBM 터널에서는 뒤채움 주입이 장기 침하에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 쉴드 TBM 공법 중 뒤채움 주입이 지표 침하에 미치는 영향을 파악하기 위해 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하였다. 해석 결과 뒤채움 주입압의 증가는 단기 침하를 경감시키지만, 다수의 경우에서 장기 침하의 감소에 기여를 하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 장기 침하를 최소한으로 제한할 수 있는 한계 주입압의 존재를 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.98-106
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• 2008

암질이 불량한 암반에 터널이 굴착되는 경우 터널의 주변 암반은 그라우팅, 록볼트 설치 등의 보강법을 활용하여 일정 깊이까지 보강이 이루어진다. 터널보강의 효과를 수치해석적으로 계산하기 위해서는 보강재를 직접 요소로 표현하거나 보강영역의 등가물성을 활용하는 방법이 적용될 수 있다. 이 연구에서는 후자의 목적에 이용될 수 있는 원형터널의 탄소성 해석을 위한 간단한 수치해석 기법을 개발하였다. 정수압조건의 초기응력이 작용하는 Mohr-Coulomb 암반에 굴착된 원형터널이 고리형태로 일정 깊이까지 보강된다면 보강대는 원 암반과 물성의 차이를 보인다고 가정할 수 있다. 보강대와 보강대를 제외한 가상의 터널에 대해 각각 Lee & Pietruszczak (2007)가 제안한 탄소성 해석법을 적용하고 적합조건을 만족하도록 두 영역의 해석결과를 연결시키는 방법으로 보강대 효과를 계산할 수 있는 탄소성 수치해석법을 개발하였다. 상업코드인 FLAC을 활용한 해석결과와 비교를 통하여 개발된 방법의 정확성을 검증하였다. 해석결과 보강대의 변형계수와 강도정수의 변화를 고려한 응력 및 변위 분포는 균질한 암반을 가정한 해석결과와 큰 차이를 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.13-26
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• 2023

최근 급속한 도시화, 인구 과밀화로 지하공간의 개발이 활발해지면서 지하공간의 공사에 따른 지반거동에 대한 관심이 높아지고 있다. 인구밀집도가 크고 건물도 많은 대도시에서의 지표침하는 구조물에 큰 영향을 주고 붕괴의 위험이 있을수 있기에 지하공사로 인한 지반거동에 대한 분석은 필수적으로 진행되어야 한다. 지금까지 터널 굴착 시 지표의 침하 양상과 터널의 변형에 관한 연구가 많이 이루어져 왔으나, 실제 지형 정보를 반영하여 분석을 진행한 경우는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 FLAC 3D를 활용하여 실제지형과 평면지형에서의 지반거동의 차이를 분석하였다. 지형은 부산의 OO~OO 지하고속도로 구간의 OO역 인근의 지형으로 적용하였으며, 상행선과 하행선을 각각의 Case로 나누어 지형과 터널의 위치에 따라 3차원 수치해석을 수행하였다. 그 결과 지반침하는 산악지형과 같이 표고가 높을수록 크게 발생한다는 것을 확인할 수 있었으며, 터널의 천단침하는 지형 정보를 고려하여 수치해석을 진행하였을 때, 같은 지점에서 지형을 고려하지 않은 경우와 최대 약 10 mm의 차이를 보였으며, 내공변위의 경우 천단침하와 지반침하에 비해 민감도가 적은 것을 알 수 있었다. 수치해석을 통해 현장을 잘 모사하기 위해서는 지형을 고려하는 것뿐만 아니라 상부 구조물을 해석에 반영시켜야 하기 때문에 수치해석에 사용할 건물 데이터에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 연구에서 제시된 GIS 기반 지형 정보를 고려한 수치해석은 터널 굴착공사로 인한 상부 구조물의 거동을 파악하기 위해 더 정확한 지반침하 데이터를 얻는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.132-141
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• 1993

Laboratory and field tests were performed to find out the effectiveness of ground improvement by grouting for an urban subway tunnel that was excavated in weak rock by the NATM. Field measurements were carried out to monitor the behavior of rock mass around the tunnel and to ensure the validity of the current design of the distance form the measuring points to the tunnel face. The final converged displacement and the peroid were predicted using the gamma function. It was found that the ground improvement in terms of reduced permeability and increased stength in the self-supportability of the excavation face enabled the NATM applied in poor gorund. As the result of applying the gamma function to the predicting of displacement, the final displacement including the preceding one and the converged period could be approximately predicted at the early excavation stage.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.277-291
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• 2018

이 논문에서는 재료의 단축하중 하에서의 응력-변형률 곡선을 예측하기 위하여 순환 신경망의 일종인 LSTM(Long Short-Term Memory) 알고리즘을 사용하였다. 석고와 규사를 혼합해 만든 재료에 일축압축시험을 수행하여 얻은 응력-변형률 데이터를 이용하였으며, 낮은 응력 구간의 초반 데이터를 활용해서 파괴 전까지의 거동을 예측하였다. 앞부분의 데이터를 활용하여 단계적으로 뒤쪽 구간의 값을 예측하는 LSTM 순환 신경망의 구조상 큰 응력에 대응하는 변형률을 예측할 경우에는 앞쪽 구간의 오차가 누적되어 실측값과 차이가 늘어났으나 전반적으로 높은 정확도로 응력-변형률 곡선을 예측하였다. 예측에 사용한 초기 데이터의 길이가 늘어나는 경우 정확도는 조금 증가했다. 그러나 접선을 이용한 단순 예측과의 성능 차이는 초기 데이터의 길이가 작은 경우에 두드러졌으며, 적은양의 데이터로도 응력-변형률 곡선 전체 구간의 예측을 가능하게 한다는 점으로부터 신경망 모델의 필요성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권2호
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• pp.100-107
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• 2003

본 암석에 외력을 가하면 내부 응력이 발생하고, 이로 인해 변형이 발생하게 된다. 암석재료에서 크리프 변형이 장기간 지속되어 어느 한계에 도달하면 급작스런 파괴로 이어진다. 따라서 구조물의 장기적 안정성 검토 시에 지반의 크리프 특성 파악이 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 일축압축강도의 40% 50%, 60%, 70%에 해당하는 하중을 가하여 변형률을 측정하였다. 크리프 특성을 비교 . 분석한 결과로써 변형률 속도의 경우 하중 이 증가함에 따라 변형률 속도 상수$\alpha$ , ${\gamma}$ 도 증가하는 경향이 나타났다. 크리프 곡선에서 Griggs가 제안한 식이 Li와Xia, Singh식 보다 적합하였으며, Burger's model을 적용하여 구한상수 G$_2$는 응력수준의 증가에 파라 감소하며, η$_1$,η$_2$, G$_1$의 경우 불규칙하게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.25-32
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• 2006

변형계수는 터널의 안정성 검토나 지보시스템 계산의 중요한 변수이다. 현장조건을 고려한 현장시험을 통한 변형계수 추정은 많은 비용과 시간이 소요됨으로 현장 암반의 절리 특성 등을 고려할 수 있는 RQD, RMR 등을 이용한 경험적인 제안식들이 주로 이용된다. 그러나 이들 제안식들은 대부분이 해외 사례연구를 통한 경험식으로서 이러한 식들로는 국내 암반의 강도 및 변형특성에 맞는 변형계수를 추정에는 제한이 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 국내 8개 현장에서 실시한 공내재하시험 결과를 이용한 측정값을 RMR 값을 이용한 기존 이론식으로부터 산정된 추정값과 비교하여 국내 현장에서의 적용성을 평가하였다. 분석결과, 암종별로 변형계수와 RMR 값의 상관관계가 뚜렷하게 나타나는 경우도 있는 반면에 자료의 분산이 매우 불규칙한 경우도 있어 기존 이론식의 적용에 있어 어려움이 있었다. 따라서 향후 국내 현장조건에 맞는 적절한 추정식이 제안되어야 한다고 사료된다.

• 한국조경학회지
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• 제40권6호
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• pp.161-172
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• 2012

본 연구는 기존에 건설된 터널 입 출구부를 중심으로 유형과 식생경관 등 주변환경에 따른 식생복구 잠재성을 파악하고 그 결과를 토대로 유형별 상세조사지를 선정하여 각 터널별 개선사항을 도출하고자 하였다. 또한 터널의 구조적 안정성을 유지하면서 경관 및 자연성을 증진시켜 향후 건설될 터널 입 출구부를 자연친화적으로 유도하려는 것이 본 연구의 의의이다. 경부고속도로, 영동고속도로, 중앙고속도로 일부 구간의 터널을 전수 조사하였다. 터널 입 출구부 유형을 갱문형식을 중심으로 면벽형과 돌출형으로 구분하고 식생경관은 층위적 관점과 자연미적 관점을 고려하여 다층동질형, 다층이질형, 단층동질형, 단층이질형, 초지형(나지형)으로 총 5개로 분류하였다. 터널의 구조적 안정성과 식생도입 가능성의 관점에서 식생복구 잠재성을 파악하였다. 구조적 안정성의 요소로는 사면높이와 법면경사를 선정하였으며, 식생도입 가능성은 생육기반 조성의 용이성을 구분하여 각 요소별 정량화 값을 부여하여 다소 변형된 정규 분포로 5개의 등급으로 식생복구 잠재성을 구분하였다. 터널 입 출구부의 유형은 면벽형이 33개소로 돌출형보다 많았으며, 식생경관은 단층이질형, 다층이질형, 초지형, 다층동질형 순이었다. 또한 식생복구 잠재성이 뛰어난 곳은 터널 입 출구부 유형이 모두 돌출형이었으며 이는 돌출된 구조물 위에 성토를 실시하고 성토사면으로 인해 주변지형과 조화를 이루었으며 사면 안정성이 확보된 상태로 생육기반 확보가 용이한 것으로 사료된다. 개선안 도출을 위해 7개의 터널을 상세조사한 결과를 보면, 터널 입 출구부는 지형, 안정성, 공사비, 유지관리 등을 총체적으로 고려하여 결정되어야함에도 불구하고 공사비 및 안정성 등이 우선시 되어 비탈면을 최소화하는 시공이 제대로 이루어지지 못하고 있는 실정이었다. 그 결과, 식생기반이 원활히 형성되지 못했으며 식생기반이 형성된 곳이어도 생태적으로 건전한 식생복구는 이루어지지 못했다. 그러므로 향후에 건설될 고속도로 터널 입 출구부는 입지 및 자연 생태 조사를 사전에 실시하여 설계에 반영하도록 하고 훼손면적 범위를 최소화하는 터널 입 출구부 유형을 지역의 특성에 맞게 적용되어야 할 것이다. 또한 안정성을 기초로 한 적극적 식생복원 기법을 도입하여 생태적으로 건전하고 지역의 특색에 맞는 터널 건설이 되어야 할 것이다.