• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.355-365
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• 2009

정수압 지압조건의 심부 암반에 굴착되는 원형터널의 지보재로 설치되는 콘크리트 라이닝의 유한차분 탄소성해석법을 제안하였다. 암반과 라이닝의 항복은 Mohr-Coulomb 조건식을 따르는 것으로 가정하였다. 일반적으로 콘크리트 라이닝의 설치 전 선행내공변위가 발생된다는 점을 고려하기 위하여 라이닝 바깥 경계면에 작용하는 지압의 크기를 계산하는 과정에서 굴착 후 라이닝 설치지연 효과를 반영시킬 수 있도록 하였다. 암반과 라이닝의 소성영역에서 발생하는 응력 및 변위분포 계산을 위해 Lee & Pietruszczak(2008)의 해석법을 적용하였다. 제안된 방법의 활용성을 보여주기 위해 가상의 압축공기 저장용 터널에 시공된 콘크리트 라이닝에 대해 탄소성해석을 실시하였다. 해석결과 라이닝의 안쪽 및 바깥쪽 경계부에 작용하는 압력의 크기를 정확하게 산정하는 것이 라이닝의 안정성 해석에서 매우 중요함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.247-257
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• 2018

고속 열차는 승객과 화물을 대량으로 빠른 시간에 운송할 수 있어 세계 여러 나라에서 고속철도 건설이 증가하고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 열차의 전두부에 공기 저항이 발생하며, 이러한 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 형상을 유선형으로 설계한다. 고속으로 주행하는 열차가 터널에 진입할때, 터널 내에서 발생한 공기 저항으로 인하여 개활지 주행 시 보다 훨씬 큰 동력이 요구된다. 따라서 열차가 터널에 진입할 때 열차에 작용하는 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 주행 속도를 감소시킨다. 이렇게 열차의 속도를 감소시킬 경우, 고속 열차의 운송 능력 및 장점이 감소되기 때문에 터널 내에서 열차 주행으로 인하여 발생되는 공기 저항을 감소시키는 설비가 필수적이다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위하여 필요한 공기 압력 제어 시스템의 효과를 분석하기 위하여 1차원 수치해석을 수행하였다. 1차원 수치해석 프로그램을 통하여, 터널의 단면적 및 공기압력 제어 덕트의 단면적과 배치 간격이 터널 내에서 발생하는 공기 저항에 미치는 영향을 상세히 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.209-216
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• 2003

현재 국내에서는 굴착 후 록볼트, 숏크리트와 콘크리트 라이닝을 현장에서 타설하는 NATM이 일반적인 터널공법으로 정착되어있는 상태이다. 이에 반해 최근 암반이 양호한 스칸디나비아 반도 부근의 국가를 중심으로 무라이닝 터널공법이 개발되어, 세계각국으로 확대되고 있으며 비교적 암반이 양호한 국내에서도 이러한 무라이닝 터널공법에 대한 적용성이 활발히 연구중 이다. 무라이닝 터널공법은 영구 무지보 지하공동에 대한 연구를 근간으로 발달되어 왔으며, 영구 무지보 지하 굴착에 관해서는 Barton이 수많은 사례기록들을 토대로 일반적인 조건 7가지를 제시하고 있다. 이 조건들은 Q-system에 관한 조건이지만, 국내에는 적용된 실적이 없는 조건이다. 따라서, 이 조건들에 의해 산출된 Q값에 대한 입력변수를 임의의 일반 도로터널단면에 적용하여, 불연속체 해석기법인 UDEC-BB을 사용하여 각 조건에 대해 수치해석적 검증을 실시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.280-287
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• 2013

터널의 안정성 평가방법 중 유한요소법이나 유한차분법과 같은 수치해석을 수행하면 정밀한 지반거동을 예측할 수 있으나 터널노선 전구간에 대한 수치해석은 경제적으로 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 이론해를 사용하고 이를 적용할 수 있도록 터널을 등가면적의 원형으로 가정하여 터널 전구간에 대한 안정성을 분석하는 방법을 제시하였다. 이를 실제 터널에 적용하여 터널 전구간에 대해 예상되는 변형거동과 정량적인 변형률 및 소성반경을 계산하였고 이로부터 변형을 적정한 수준 이내로 제한하기 위한 지보압을 제시하였다. 적용 결과 제안된 방법은 전체 터널 구간에 대한 신속한 안정성 평가와 주요 불안정 구간에 대한 정밀 해석이나 계측설계와 같은 후속조치를 위한 정량적 자료를 제공할 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.3-12
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• 2001

본 논문은 절리암반 터널의 안정성 해석을 위한 2차원 개별요소모델링방법에 대한 개선방안을 제안하였다. 먼저, 절리군과 터널의 상대방위를 고려하여 터널단면상에서 불연속거동이 가능한 절리군을 구별하는 기준을 제시하였다. 이 기준에 따라 불연속거동이 가능한 절리군은 개별요소(암석블록)의 변이 되도록 하고 그 외 절리군은 암석블록의 탄성특성을 보정하는 방법을 제시하였다. 또한, 주어진 절리의 기하학적 특성에 대해서 절리의 방위편차와 유한길이를 고려한 복잡한 모델과 절리의 평균방위와 무한길이를 고려한 단순한 모델의 특성을 분석하였다. 그 결과, 후자의 모델이 일관성 있는 터널의 국부적 파괴양상과 명료한 암반의 불연속거동을 보여줌으로써 터널설계목적에 적절함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.13-30
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• 2016

본 연구에서는 해저 터널의 특수성을 고려한 TBM 세그먼트 라이닝의 최적 설계 시스템을 개발하였다. 해저 터널은 일반적으로 일정 수압 하의 토사나 암반 등으로 구성된 해저 지반 내에 시공된다. 본 설계 시스템은 특정 해저 터널 단면에서의 지반 조건, 시공 조건 및 터널 조건을 고려하여 인공신경망 기반의 세그먼트 라이닝 부재력 예측 시스템을 구축하고, 시공성이 확보된 단면 DB를 구축하여 해저터널에서 최적 단면 설계가 가능하도록 구성하였다. 결과적으로 본 시스템은 해저 터널 설계에 사용되는 BIM과 연동되어 자동으로 설계가 가능하도록 하였다. 단면 검토 및 설계에 사용되는 세그먼트 라이닝 부재력 예측은 유한요소해석을 토대로 구축한 인공신경망을 통해 일반화한 후 BIM 시스템에 접목시켜 별도의 추가 해석이 필요없이 유사 단면의 해저 터널 설계에 적용이 가능하도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.509-517
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• 2022

도시의 대형화로 인해 도심지 지하공간은 점점 고밀화되어 가고 있으며, 지하공간 활용에 대한 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 도심지에서는 상부뿐만 아니라 지중에도 통신, 교통 등을 위한 지중 구조물 또한 존재하고 있다. 이러한 도심지의 지중에 신설 구조물을 시공할 경우, 상부 및 지중에 존재하는 인접 구조물과의 상호거동에 대한 이해가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 기존 군말뚝 및 운영중 터널에 인접하여 터널이 신설될 경우 침하와 지중의 전단변형을 유한요소해석을 통해 분석한다. 운영 중 터널-말뚝 간의 이격거리, 말뚝 개수, 말뚝 중심간격 등이 변수로 고려되었으며, 수치해석을 통해 말뚝 및 인접 지반 침하를 비교한 결과, 말뚝의 중심간격보다 군말뚝-신설 터널 수직이격거리 및 운영중 터널-신설 터널 간의 수평이격거리가 침하에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 구조물 간의 이격거리 증가에 따라 신설 터널 굴착에 따른 전단변형률이 미치는 영향이 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.145-155
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• 2010

최근 국내에서는 해저터널에 대한 관심이 늘고 있고, 실제 해저터널의 건설아 진행되고 있다. 이러한 해저터널의 안정성을 위해서는 차수 및 보강을 위해 그라우팅이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 해저 심부에 위치한 터널을 대상으로 그라우팅 보장이 터널의 안정성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위해 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 그라우팅 보강영역, 암반등급, 숏크리트 두께, 측압계수, 그라우팅 두께, 펌핑의 유무를 달리하여 민감도 분석을 위한 수리-역학적 연계해석을 수행하였다. 수치해석을 위해 FLAC-2D ver 5.0을 사용하였다. 해저터널의 그라우팅 보강 설계를 수행할 경우에는 그라우팅의 강도증가 효과뿐만 아니라 그라우팅 차수로 인해 증가되는 수압의 효과도 같이 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.28-38
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• 2010

본 연구는 NATM 터널의 천단변위, 내공변위, 숏크리트 응력, 록볼트 축력 등의 현장 계측치를 분석하고, 2D 3D 연속체 수치해석 및 2D 불연속체 불연속면 변형 해석을 실시, 그 결과를 비교 검토하여 각 구간의 시공과정에 따른 전반적인 변위와 거동의 경향성 및 수치해석적 접근의 적용성을 검토하고자 하였다. 그 결과 전단면 굴착 구간(지보패턴 P1~P3)에서 터널의 천단 및 내공변위를 예측하고자 할 시에는 2D 연속체 수치해석만으로도 가능하나, 상 하 반단면 구간(지보패턴 P4~P6)에서 터널의 천단 및 내공변위를 예측하고자 할 시에는 반드시 2D 불연속 수치해석을 수행하여야 한다. 한편, 2D 연속체 수치해석만으로도 전 구간에 대한 터널 내 숏크리트 응력 및 록볼트 축력의 예측이 가능하다. 그리고 시공 단계에 따른 거동 및 경향성을 확인하고자 할 시에는 3D 연속체 수치해석을 수행하여야 하며, 대형 대피소 등의 접속부의 경우도 반드시 3D 연속체 수치해석을 수행하여야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.283-293
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• 2008

현재까지 기존 파일에 근접하여 터널을 굴착할 경우 발생하는 상호적인 지반거동에 대한 연구는 대부분의 지반공학자에게 잘 인식이 되지 않아 왔다. 왜냐하면 이것은 매우 복잡한 경계조건의 문제이기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 지반거동과 관련한 전단변형률 형성을 파악하기 위해 실내모형실험과 더불어 수치해석을 수행하였다. 실험 및 수치해석 결과, 선단지지파일의 선단부 위치에 따른 두 개의 뚜렷한 전단변형률 형성을 구분하는 경계선을 제안하였다. 이러한 경계선은 도심지에서 파일로 지지되는 빌딩의 손상을 방지하기 위해 적절한 터널의 위치를 계획하는데 있어 도움이 될 것이라고 판단한다.