• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.195-212
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• 2017

운영 중 해저 터널의 안정성 평가에 응력, 수압 그리고 라이닝 및 주변지반의 강성 열화 등과 같은 다양한 계측 정보를 사용해서 역해석하면, 효율적인 오차율 이내의 결과를 획득할 수 있다. 선행 연구에서 검증된 차분진화 알고리즘 기반의 역해석 수행 시 FLAC3D 등 범용 지반해석 프로그램을 사용했지만, 상대적으로 해석시간이 오래 걸리고, 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로, 본 연구에서는 상대적으로 해석시간이 짧게 소요되는 beam-spring 모델 기반의 FEM solver를 도입하였다. 원형 터널 단면의 구조해석이 가능한 beam-spring 프로그램을 Python 언어로 개발하여, 기구축된 차분진화 알고리즘과 결합하였다. 계측 데이터로부터 실시간에 가깝게 운영 중 터널의 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제11권2호
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• pp.167-173
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• 2001

불연속체 해석을 이용하여 터널 안정성 해석을 수행할 경우 해석 결과는 절리 모델의 선택에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 개별요소법을 이용한 불연속체 터널 안정성 해석에 있어 BB모델 적용시의 해석 결과와 MC모델 적용시의 해석 결과를 비교하였다. 또한 주어진 응력 조건과 터널 형상에 따른 암반의 변형 거동을 규명하기 위하여 불연속체 해석 결과와 연속체 해석 결과를 비교하였다. 연속체 해석결과와 BB 모델을 사용한 불연속체 해석 결과는 변위 및 응력 분포는 비슷한 양상을 보이는 반면. MC모델을 사용한 불연속체 해석결과는 이와 다른 양상을 보였다. 또한 MC모델을 사용하여 불연속체 해석을 실시할 경우 절리의 영향을 명시적으로 고려하였음에도 불구하고 연속체 해석 결과에 비해 변위 및 최소 주응력이 더 작게 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다 이는 MC모델이 실제 절리의 변형거동 특성을 현실적으로 모사할 수 없기 때문에 발생되는 결과이며.특히 절리면의 전단거동에 무관하게 팽창각을 일정한 상수로 취급하는 MC 모델의 특성으로 인한 결과이다

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.91-104
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• 2008

터널의 경우 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 안전율 개념이 제안된 바 있다. 이는 역학적 해석의 범주에 한정된 것으로 수리 역학적(hyro-mechanical) 연계해석의 범주에서는 해석 모델링의 복잡성으로 인해 안전율 개념이 적용된 연구는 극히 드문 실정이다. 최근 들어 수리-역학적 연계해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 해저 터널의 안전율을 정확히 산정하기 위해 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법을 비교 분석하였다. 수치해석 시 터널 내부로 유도배수하는 방법으로는 숏크리트 수리특성을 조절하는 유도배수 방법과 집수정을 이용한 유도배수 방법이 고려되었다. 두 방법의 비교를 위해 암반등급, 숏크리트 두께, 암반 수리특성에 대하여 민감도 분석을 수행하였고, 연구 결과 해저터널의 수리-역학적 연계해석 시 집수정을 이용한 유도배수 방법을 사용하는 것이 터널의 안정성을 검토하는 데에 보다 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.61-76
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• 2021

매년 기존 도로 터널의 개소 및 연장이 증가하는 만큼 시공 중 붕락 및 융기사고가 빈번하게 발생하고 있다. 터널 사고 중 붕괴가 주를 이루어 상대적으로 융기와 관련된 연구가 미흡한 상태이다. 이에 터널 하부를 보강하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나, 터널 바닥부 곡률에 대한 분석이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 바닥부 곡률은 물론이고, 토피가 큰 응회암 변질대에 위치한 터널의 상부 해석영역 높이 및 측압계수가 안정성에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 살펴보았다. 해석 결과 전반적으로 바닥부 곡률이 커질수록, 측압계수가 작을수록, 상부 해석영역이 높을수록 터널의 안정성이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.253-270
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• 2013

본 연구에서는 파쇄대의 공간적 분포 특성이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 이를 위해 발파굴착 공법이 적용되는 터널을 대상으로 다양한 파쇄대 조건을 도출하고 이에 대한 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 파쇄대의 주향 및 경사, 터널과의 이격거리, 토피고, 측압계수 등에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 해석결과를 토대로 매개변수 조건에 대한 터널 변위 및 지보재 부재력의 변화경향을 고찰하였으며 그 결과 파쇄대의 경사각 및 주향에 따라 터널의 변위 및 지보재 부재력에서 큰 차이를 보였으며 전반적으로 터널의 심도가 깊어질수록 그리고 초기측압계수가 클수록 파쇄대의 공간적 분포 특성에 따른 터널 거동의 차이가 더 심화되는 것으로 나타나 대심도 터널의 경우가 저심도 터널에 비해 파쇄대의 영향이 가중될 수 있는 것으로 검토되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.37-47
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• 2008

터널 설계 및 시공시 지하수 영향에 대한 정확한 이해가 필요하며, 이를 위해 터널 주변의 흐름거동을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 지하수 아래 건설된 배수형 천층터널에 대한 모형실험을 실시하여 주변 지하수 흐름조건과 지반의 토피고에 따른 터널 주변의 지하수 흐름거동을 조사하였다. 실험결과 정상류/부정류의 지하수 흐름조건은 터널내 유입량이나 도달시간에는 영향을 미칠 수 있으나, 터널 주변 흐름거동에는 큰 영향을 미치지 못함을 확인할 수 있었다. 또, 토피고가 증가할수록 배수공이 위치한 터널 하부로의 유선 집중현상이 뚜렷하게 관찰되었다. 모형실험에 대한 수치해석결과, 배수형 천층터널 주변의 흐름거동을 수치해석으로도 재현 가능함을 확인하였다. 배수형 천층터널의 경우 수리경계조건이 터널주면 유출이 아닌 배수공 유출로 모사하는 것이 보다 타당함을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.63-72
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• 2005

본 논문에서는 국내 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 댐 여수로 터널에서 가능최대홍수량 (PMF) 발생시 내부수압이 터널 구조물에 미치는 영향을 3차원 유한차분해석을 통하여 검토하였다. 내부수압을 합리적으로 결정하기 위하여 도수터널에서의 1차원 수치모형을 적용한 HEC-RAS 프로그램을 이용하여 가능최대홍수량 발생시 터널측벽에 발생하는 최대하중을 산정하고, 이를 터널 내부에 하중으로 재하하였다. 여수로 터널은 쌍굴터널로서, 단계별 굴착 및 지보재 시공순서를 고려하였고, 왼쪽 터널에만 수압이 작용하는 경우 (CASE-1), 오른쪽 터널에만 수압이 작용하는 경우 (CASE-2) 및 동시에 수압이 작용하는 경우 (CASE-3)으로 나누어 각각 해석을 수행하였다. 해석결과, 각 터널에서 발생하는 최대인장응력 및 최대부재력을 허용치와 비교하여 구조물의 안정성을 평가하고 응력집중구간 및 취약부를 파악하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.823-837
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• 2018

도심지 교통정체를 해소하고 지상공간 활용도를 높이기 위해 세계 각국에서는 단일 면적에 최대 교통량을 확보할 수 있고 저수공간등 다목적 활용이 가능한 복층 터널 건설이 각국에서 진행되고 있다. 최근 국내에서도 복층터널 시공에 대한 수요가 증가하고 있으며 단일 노선 복층터널뿐만 아니라 지중에서의 분 합류부 및 교차로 시공까지 가능한 네트워크형 복층터널 개발 연구가 진행 중에 있다. 네트워크형 복층터널에서 지중 분기부 및 합류부 시공 시 형성되는 필라부는 복층터널 본선부와 분기터널간의 상호 간섭효과에 의해 응력집중이 발생되는 취약부로 지반조건에 따른 보강공법 적용이 필요하다. 본 논문은 강연선을 사용하여 loop 형태로 필라부를 구속함으로써 다축 방향으로 구속력을 발휘할 수 있는 보강공법을 제시하였다. 이 방법의 검증을 위하여 실제 복층터널 필라 형성부와 복층터널 상하부에서의 분기되는 구간을 각각 모델링하여 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 적정 필라폭 확보에 대한 방안을 제시하였고 기존 보강방법과의 비교 및 보강효과에 대한 수치해석적 검증을 수행하여 실제 현장 적용 전 복층터널 분기부 시공방안을 강구하였다.