• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-51
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• 2006

본 논문에서는 숏크리트 라이닝 충간 부착성이 숏크리트 라이닝의 하중지지력에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 이를 위해 축소 모형시험과 유한요소해석을 병행하여 더블쉘 터널 시공시 숏크리트 충간 부착성과 숏크리트 라이닝의 하중지지 특성과의 관계를 알아보았다. 연구결과 NATM의 더블쉘 구소와 같이 라이닝 층간 부착이 확보되지 않는 경우에는 이완하중 작용시 응력이 집중되는 경향을 보이는 것으로 나타났으며, 토피고 증가에 따라 그 차이가 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 종합하여 설계와 시공시 고려하여야 할 주안점을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.1-15
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• 2004

숏크리트와 록볼트를 영구 지보재로 사용하는 싱글쉘 터널공법을 도입하고 터널의 장기 내구성을 향상시키기 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 숏크리트의 고성능화를 위한 최신 숏크리트 혼화재료를 소개하였고, 국외에서 적용되고 있는 숏크리트의 제반 설계기준과 품질관리 시험방법들을 정리하였다. 특히 현장에서 숏크리트의 압축강도를 쉽고 빠르게 추정할 수 있는 공기압식 pin 관입시험의 적용사례를 소개하였다. 또한 숏크리트 라이닝과 지반의 상호작용을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 숏크리트 라이닝의 시간 의존적인 경화특성을 고려한 이론적 해석과 숏크리트 라이닝의 설계변수들에 대한 민감도 분석 결과를 고찰하였다. 마지막으로 고성능 숏크리트 라이닝을 영구지보재로 사용하는 대표적인 싱글쉘 터널공법들에 대한 사례들을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.23-31
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• 2003

최근 NATM 터널 현장타설 콘크리트 라이닝의 시공성 향상과 균열에 따른 유지관리비 절감을 위해 양질 암반의 배수형 터널 시공에 있어서는 숏크리트만으로 라이닝을 대체하려는 영구지보 개념의 터널시공 (Single-Shell Tunnel, NMT 등)이 세계적으로 증가하고 있는 추세이다. 이러한 영구지보 개념의 터널 시공을 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 선결되어야 하며, 이러한 목적에서 본 논문에서는 조강시멘트와 최근 주목받고 있는 환경친화적인 alkali-free 급결제의 조합을 통해 고성능 숏크리트의 개발 가능성을 확인하였다. 그 결과, 보통시멘트(OPC)를 사용한 숏크리트보다 약 25%의 높은 초기강도를 확보하였으며, 용수부에서도 뛰어난 부착특성을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.167-177
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• 2009

본 연구에서는 터널 붕괴붕락의 유형 중 국부 암괴하중에 의한 숏크리트 라이닝의 파괴특성을 유한요소 해석을 통해 고찰하였다. 우선, 기존 터널 라이닝 파괴특성을 보다 체계적으로 파악하기 위하여 암반과 숏크리트체 강성비와 부착강도의 특성에 변화를 주어 총 9가지의 조건을 설정하였다. 각 조건에 대한 블록낙하실험(falling block test)환경에서 수치해석을 수행하여 파괴양상을 고찰해 보고 기존의 이론적 파괴 메카니즘과 비교/평가하여 보았다. 결과적으로, 기존 문헌에서 언급된 4가지 파괴모드(점착파괴(adhesive failure), 직접전단파괴(direct shear failure), 휨인장파괴(flexural failure) 및 휨전단파괴(punching shear failure))가 모두 구현되긴 하였으나, 점착파괴는 항상 타 파괴유형과 동반되어 나타나며, 별도의 파괴유형으로 분류하는 것은 부적절하다고 판단되었다. 또한 기존 관련 연구에서는 터널공학의 주요개념인 아칭효과에 대해 고려치 않고 단순보 개념하에서 라이닝의 파괴특성을 고찰하였으며, 굴착에 의해 부가되는 라이닝의 초기 축력을 고려치 않고 있다. 이에 대해 터널특성에 부합된 경계조건들을 고려하여 신규 라이닝 파괴모드를 재 고찰하였으며, 곡률이 있는 터널 라이닝조건에서는 크게 두 가지 파괴유형으로 분류할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.81-89
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• 2014

국내 터널현장에서는 일차 지보재의 안정성 및 이차라이닝의 두께와 시공 시기 등을 결정하기 위하여 숏크리트에서 응력 측정을 수행하고 있다. 본 연구에서는 국내 여러 지역의 터널 현장에서 수행된 숏크리트 응력 측정 사례의 분석을 통하여 숏크리트 계측 현황 및 숏크리트 안정성 평가 기준의 문제점을 제시하였다. 또한 개선된 숏크리트 응력 계측 방법을 시공 중인 터널현장에 적용한 사례를 제시하였다. 현재와 같이 숏크리트의 안정성 평가를 측정응력의 절대적 크기를 통하여 수행하기 위해서는 숏크리트 응력 측정의 신뢰성 향상이 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.273-287
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• 2006

본 연구에서는 숏크리트 라이닝과 2차 콘크리트 라이닝 사이에 방수막으로 분리된 기존 이중구조의 터널 라이닝과 터널 라이닝 단면상에 전단력 전달을 저해하는 장치를 포함하지 않은 일체화 싱글쉘 구조의 터널 라이닝의 파괴양상 및 하중 지지성능에 관해 고찰한다. 하중지지력 평가를 위하여 우선적으로 수치해석적인 사전 평가가 실시되었으며, 새롭게 고안된 실대형 터널 라이닝 하중재하 실험이 실시되었다. 이때, 이완하중이나 암괴하중을 모사하기 위해 터널 천단부 집중하중이 고려되었다. 본 연구를 통하여, 동일한 터널라이닝 강도 관리기준에서 이중구조 라이닝보다 싱글쉘 라이닝 구조가 약 20%정도 높은 지지력을 보였으며, 다중 숏크리트 타설 단계마다 고성능 첨가재료 투입량의 조절로 복합재료 싱글쉘 라이닝 구조를 형성함으로써 보다 적은 고성능화 첨가재료 투입량으로 유사한 지지성능을 확보할 수 있는 가능성을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.597-604
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• 2015

발파공법을 적용한 터널건설 시 발파에 의한 영향으로 굴착벽면은 평탄하지 않으며, 이후 타설되는 숏크리트의 두께가 불규칙하게 된다. 이 경우 균일한 두께의 터널 라이닝에 대한 응력해석 방법의 적용이 적절하지 않을 수 있다. 본 연구는 비평탄 굴착벽면을 모사하기 위해 주기함수를 적용하였으며, 함수의 진폭과 파장을 이용하여 숏크리트 라이닝의 두께변화를 조절할 수 있도록 하였다. 라이닝의 응력해석을 위한 이론해에 주기함수를 적용하여 근사해를 제안하였으며 이를 통해 불규칙한 숏크리트의 응력분포를 검토하였다. 다양한 응력, 물성, 기하학적 조건에 대한 수치해석을 통해 근사해의 적용성을 검증하였다. 숏크리트의 축응력은 초기응력과 지반물성뿐만 아니라 비평탄 굴착벽면에 의한 불규칙한 라이닝에 의한 영향이 큰 것을 확인하였다. 또한 숏크리트의 전단응력은 불규칙한 라이닝의 파장과 초기응력 상태의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 응력해석을 통해 숏크리트의 두께가 얇은 부분의 응력상태가 균일한 두께의 숏크리트 해석에 의한 결과보다 불리한 것으로 나타나, 숏크리트 타설 시 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.185-194
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• 2017

본 논문은 싱가포르 케이블 터널NS2 현장 SCL(NATM)터널구간에서 숏크리트 라이닝의 역학적 변형거동을 평가하기 위하여, 터널 막장관찰(Face Mapping)자료에 근거한 암반분류결과와 현장계측을 통한 내공변위결과를 바탕으로 NATM 터널의 공학적 거동 특성을 분석하고자 하였다. 또한 본 현장의 수직구, Adit 터널 및 Enlargement 터널의 NATM 터널 전체를 3차원 모델링하였으며, 시공중 암반분류값에 근거한 암반하중을 산정하여 3차원 유한요소해석을 실시하였으며, 해석결과를 현장계측결과와 비교 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.307-320
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• 1998

터널 라이닝은 터널의 최종 지보수단이며, 지반응력과 터널 지보재 사이의 상호작 용의 결과가 총체적으로 드러나는 면이다. 최근 콘크리트 라이닝에 발생하는 많은 균열로 인해 터널의 유지, 관리 측면에서 큰 어려움이 따르고 있어 이에 대한 해석이 요구되고 있 다. 본 연구에서는 실험과 수치해석을 통해 터널 라이닝의 역학적 거동 특성을 규명하였다. 특히 숏크리트오 콘크리트 라이닝을 모두 포함하는 복층 라이닝에대해 실험과 수치해석을 실시하여 두 라이닝 사이의 상호작용을 규명하였다. 실험은 터널 라이닝 모형 시험체에 대 해 하중, 측압, 라이닝 두께, 복층 라이닝, 복층 라이닝의 배면공동, 지반 모델 타설 등에 다양한 조건에 대해 실시하였다. 측압의 영향으로 라이닝 전반에 걸쳐 압축력이 분포하여 내하력을 증가시켰다. 라이닝의 두께가 50% 증가함에 Efkk 균열하중은 2배 정도 증가하였 다. 복층 라이닝의 배면공동으로 이해 라이닝의 내하력은 콘크리트 라이닝 두께 감소량고 k 같은 수준으로 감소하였다. 라이닝의 측벽부에 지반 모델을 타설한 경우 라이닝라이닝 어깨 부분의 밀림을 억제하여 균열하중 및 파괴하중이 크게 증가하였다. 수치해석에서는 인터페 이스 요소를 도입하여 복층 라이닝을 해석할 수 있는 수치해석 프로그램을 개발하여 실험 결과와 비교 해석을 실시하였다.