• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.261-268
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• 2003

Terzaghi 터널 토압 산정식은 현재에 있어서도 보수적인 입장에서 터널 토압을 산정하는 지침으로 실무에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 Terzaghi 터널 토압 모델을 성층 경사형 지반으로 확장하여 새로운 터널 토압 산정식을 유도하였으며 새롭게 유도된 터널 토압식을 이용하여 Terzaghi 터널 토압 산정식에 대한 재검토를 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.193-201
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• 2014

본 논문은 토압식 쉴드TBM(EPB shield TBM)의 후드부에 대한 시뮬레이션 시스템 개발에 대한 연구결과이다. 최근 토압식 쉴드TBM은 터널굴착에 많이 활용되고 있다. 토압식 쉴드TBM의 후드부 시스템은 터널굴착에서 매우 중요하기 때문에 후드부 시스템의 설계 및 operation parameter의 평가를 위하여서는 시공전에 사전 시뮬레이션이 요구된다. 본 연구를 위하여 모형 시뮬레이션 장비 시스템을 설계 개발하였다. 개발된 시스템의 검증을 위하여 모형실험을 실시하였으며, 개발된 시스템을 이용하여 얻은 결과는 현장에서 얻을 수 있는 토압식 쉴드TBM의 거동과 유사한 결과를 보여주었다. 이 결과로부터 토압식 쉴드TBM 굴진시 지반 loss는 후드부 챔버에 발생되는 토압의 변화에 많이 의존되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 시뮬레이션 장비 시스템은 토압식 쉴드TBM공사 전 operation parameter를 평가하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 다양한 지반조건에서의 TBM operation에 관한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.191-199
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• 2003

강성 옹벽에 작용하는 주동토압은 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과로 인하여 삼각형이 아닌 비선형의 분포형태를 보인다. 따라서 뒷채움재에서 발생하는 아칭효과를 고려함으로써 평행이동하는 강성옹벽에 작용하는 주동토압의 비선형 분포를 산정할 수 있는 새로운 토압산정식이 제안되었다. 본 논문에서는 $\phi$와 \delta$, 그리고 옹벽의 높이가 새로운 제안식에서 계산되는 토압의 크기와 분포형태에 미치는 영향을 알아보기 위하여 매개변수 분석을 수행하였다. 그리고 제안된 토압산정식에 대한 정확도를 검증하기 위하여 새로운 제안식에서 얻어진 결과들이 기존의 시험결과 및 기존 제안식들의 결과들과 비교되었다. 예측치와 측정치의 비교를 통해서 새로운 토압산정식은 평행이동하는 강성 벽체에 작용하는 주동토압의 크기와 분포형태에 대하여 만족스런 결과를 주는 것으로 나타났다. 또한 새로운 토압산정식의 사용성을 높이기 위하여 수정 주동토압계수와 주동토압의 작용점 높이에 대한 간편한 설계도표가 제시되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1C호
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• pp.27-35
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• 2012

선반식 옹벽에서 선반은 옹벽에 작용하는 전체 수평토압의 크기를 줄여주며, 이로 인해 구조물의 전체적인 안정성이 향상된다. 이 연구에서는 아직 국내에서는 연구가 진행된 바 없는 선반식 옹벽에 작용하는 토압분포를 파악하고 캔틸레버식 옹벽에 작용하는 토압분포와 비교하기 위하여 모형시험을 실시하였다. 또한 흙 종류와 옹벽 배면의 굴착각도를 달리하여, 흙종류와 되메움 조건이 캔틸레버식 옹벽과 선반식 옹벽에 작용하는 토압의 변화에 미치는 영향을 파악하였다. 모형시험결과 선반의 설치로 인하여 발생하는 선반식 옹벽의 토압감소는 캔틸레버식 옹벽과 비교할 경우에 뚜렷하게 발생하였고, 옹벽에 발생하는 수평변위도 선반식 옹벽이 캔틸레버식 옹벽에 비해서 작게 발생하는 것으로 나타났다. 또한 캔틸레버식 옹벽에 비해서 선반식 옹벽의 전도파괴에 대한 안정성이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.2382-2389
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• 2012

일반적으로 높이가 높아짐에 따라 옹벽의 안정성과 경제성은 작아지는데 이런 경우 선반식 옹벽이 효과적으로 사용될 수 있다. 선반식 옹벽의 선반은 전체 토압을 감소시켜주어 옹벽의 안정성을 향상시켜준다. 이 연구에서는 일반적으로 선반이 설치되는 위치인 지표면으로부터 0.4H지점에 선반을 설치한 선반식 옹벽과 캔틸레버식 옹벽에 작용하는 토압분포에 대한 모형시험 결과를 수치해석 프로그램과 이론해를 이용한 토압과 비교하여 선반식 옹벽에 발생하는 토압 경감효과를 확인하고자 하였다. 모형시험결과와 유한요소해석 프로그램 및 이론해에 의한 토압산정 결과를 종합해 볼 때 선반식 옹벽은 캔틸레버식 옹벽에 비해서 수평토압이 감소하는 것을 알 수 있고, 선반을 설치하여 발생하는 토압의 감소효과는 뚜렷한 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.89-96
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• 2008

본 연구는 되 메움 된 굴착 양측 벽이 비대칭으로 경사진 경우에 대하여 벽체간의 폭, 벽면경사각, 상대밀도, 벽면마찰각의 크기를 변화시켜 Kellogg의 이론과 이를 보완한 수정식으로 토압을 산정하고 또한, 벽면마찰반력을 고려한 토압 식을 제안하여 상호간 거동을 구명하였다. 이들 결과로부터 구한 지중 토압을 검증하기 위하여 총 62종류의 모형실험을 수행한 결과를 이론식에 의한 거동과 비교, 검토하였다. 본 연구결과 양측 벽이 비대칭으로 경사진 경우, 되 메움 토압에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 벽체경사각의 크기였으며, 또한 되 메움 공간이 협소할수록 그리고 수평면과 이루는 벽체의 경사각이 클수록 벽 마찰의 영향이 크게 나타났다. 한편, 실측토압과 가장 근소한 차이를 나타낸 것은 벽면마찰반력을 고려한 제안 식으로 구한 경우였으며 또한, 벽면사이의 폭이 좁은 경우 아칭효과가 크게 나타나 실측토압 및 제안된 이론토압모두 지중 토압과 가장 근소한 차이를 나타내었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.47-60
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• 1996

고전 토압이론 중에서 Coulomb 및 Rankine토압이론식을 실무에 주로 사용되고 있는데, 이 들에 의한 토압은 삼각형 분포로 간주하고 있다. 그러나 Terzaghi(1934), Tsagreli(1967), Fang & Ishibashi(1986) 등에 의한 실험결과에서 토압은 삼각형 분포가 아님이 밝혀졌다. 본 연구에서는 흙으로 뒤채움된 지표면이 경사지며, 강성옹벽의 뒷면이 경사진 일반적인 경우에 적용할 수 있는 토압이론식이 아취개념을 사용하여 새로이 제안되었다. 새로이 제안된 이론식에 의한 계산결과는 기존 이론들에 의한 것들과 비교되었으며, 이 이론식에 의하여 토압에 영향을 미치는 요소들을 분석하였다. 비교 및 분석결과를 보면, 전주동토압은 새로이 제안된 이론식에 의한 값이 기존이론에 의한 값들과 잘 일치하였다. 그러나 Rankine이론에 의한 전토압 은 비교된 기타 이론들에 의한 값과 상이하였다. 그리고 작용점 위치(h)는 삼각형 분포의 중심 위치인 0.33이 아니라 옹벽 뒷면의 경사각,뒤채움 지면의 경사각, 흙의 내부마찰각 및 부착력에 의하여 주로 지배되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.217-230
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• 2022

쉴드TBM (Tunnel Boring Machine) 터널 시공에 있어 막장압 관리는 막장면 붕괴, 지반침하 등을 방지하여 막장 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 담당한다. 특히, 챔버 내부의 굴착토로 막장압을 조절하는 토압식 쉴드TBM의 경우, 이수식 쉴드TBM에 비해 막장압의 관리가 어렵다. 본 연구에서는 국내 토압식 쉴드TBM 터널 시공 현장의 지반조건 및 굴진특성 데이터를 분석하여, 토압식 쉴드TBM 터널의 세그먼트 링별 막장압 예측모델을 제시하였다. 예측모델의 입력특성으로 7가지를 선정하였으며, 912개의 학습 데이터 세트(Training data set)와 228개의 시험 데이터 세트(Test data set)를 확보하였다. 최적의 토압식 쉴드TBM 막장압 예측모델 선정을 위하여 KNN (K-Nearest Neighbors), SVM (Support Vector Machine), RF (Random Forest), XGB (eXtreme Gradient Boosting) 모델의 하이퍼파라미터(Hyperparameter)를 최적화하여 예측성능을 비교한 결과, RF 모델이 7.35 kPa의 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)로 가장 우수한 성능을 나타냈다. 추가적으로, RF 모델의 특성 중요도(Feature importance) 분석을 수행한 결과, 입력특성 중 수압의 영향도가 0.38로 가장 높았으며, 전반적으로 지반조건이 굴진특성보다 높은 중요도를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.63-72
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• 2006

일반적으로 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 Coulomb의 토압이론에 의해 산정 되어왔다. 그러나 많은 시험결과에 따르면 벽면이 거친 강성 벽체에 작용하는 주동토압은 비선형으로 분포하며, 이러한 비선형의 토압분포는 벽체가 변위를 일으킬 때 벽체와 뒷채움재간의 마찰에 의해 뒷채움재에서 유발되는 아칭효과 때문에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 현재까지 아칭효과를 고려해서 강성 벽체에 작용하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식들이 다양한 형태로 제안되었다. 그러나 이들 토압산정식은 뒷채움재가 균질한 경우에만 적용할 수 있는 것들로, 항만구조물에 사용되는 케이슨과 같이 배면이 사석과 모래로 뒷채움된 경우에는 적용이 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 사석과 모래로 뒷채움된 케이슨에 대하여 비선형으로 분포하는 주동토압을 산정할 수 있는 토압산정식을 제안하였으며, 제안식을 도출하는 과정에서 사석과 모래의 단위중량과 내부마찰각의 영향이 모두 고려되었다.

• 터널과지하공간
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• 제30권6호
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• pp.540-550
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• 2020

최근 AI 기술의 발전과 정립으로 자동화 분야에서 머신러닝 기법의 활용이 활발하게 이루어지고 있다. 머신러닝 기법의 활용에 있어 중요한 점은 데이터 특성에 따라 적합한 알고리즘이 존재한다는 점이며, 머신러닝 기법 적용을 위한 데이터세트의 분석이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 머신러닝 기법을 기반으로 하천 하부의 토사지반을 통과하는 토압식 쉴드TBM 터널 구간의 지반정보와 굴진정보를 사용하여 토압식 쉴드TBM의 굴진율을 예측하였다. 선형회귀모델에서 모델의 통계적인 유의성과 다중공선성에서는 문제가 없었으나 결정계수가 0.76으로 나타났고 앙상블 모델과 서포트 벡터 머신에서는 0.88이상의 예측성능을 보여, 분석한 데이터세트에서 토압식 쉴드TBM 굴진성능예측에 적합한 모델은 서포트 벡터 머신임을 알 수 있었다. 현재 도출된 결과로 볼 때, 토압식 쉴드TBM의 기계데이터와 지반정보가 포함된 데이터를 활용한 굴진성능 예측 모델의 적합성은 높다고 판단된다. 추가적으로 지반조건의 다양성과 데이터양을 늘리는 연구가 필요한 것으로 판단된다.