• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.451-468
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• 2020

단면이 작게 만들어진 노후화된 터널은 만성적인 교통정체를 유발한다. 이는 터널의 확폭을 통하여 해결할 수 있다. 일반적으로 터널을 확폭할 경우, 기계식 또는 발파식 굴착방법을 통하여 기존터널의 외곽부를 굴착하게 된다. 이러한 굴착은 주변 지반뿐만 아니라 기존터널에도 영향을 미치게 된다. Pre-cutting 공법의 적용은 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법이 될 수 있다. 따라서 Pre-cutting을 적용하여 확폭을 수행할 경우, 이에 따른 영향분석은 필수적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 터널 확폭에서 Pre-cutting을 적용할 경우, 이에 따른 영향을 분석하기 위하여 6가지의 지반등급에서 수치해석을 수행하였다. 해석에서는 확대차로와 Pre-cutting의 굴착길이를 변수로 하여 수행하였으며, 기존터널과 확폭터널의 천단침하에 주목하여 분석하였다. 그 결과, 확폭터널의 천단침하는 확폭이 완료가 되면, Pre-cutting의 굴착 길이와 상관 없이 동일한 값으로 수렴하는 것을 확인하였다. 기존터널의 경우, 굴진면의 전방 5 m 내에서 융기가 발생하였으며, Pre-cutting의 굴착 길이가 짧을수록 융기 발생 예방에 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.537-546
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• 2013

최근 교통량의 증가와 차량의 대형화로 인해 기존 터널에서 상습적인 정체가 발생되는 경우가 증가하고 있다. 이러한 문제해결의 일환으로 기존 터널을 확폭하는 경우는 신설 터널을 건설하는 경우와 비교하여 용지매입 비용의 절감과 자연환경의 훼손을 최소화 시킬 수 있다는 장점이 있다. 실제로 일본과 유럽 등 해외에서는 기존 터널을 확폭 시공하는 사례가 많이 보고되고 있다. 이러한 흐름에서 국내에서도 향후 기존터널의 확폭 시공에 대한 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상되나, 현재까지는 기존 터널의 확폭에 관한 실적과 경험이 많지 않아 이에 관한 기반 연구가 필요한 상황이라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 유한요소해석과 기존의 이론, 경험식 등을 이용하여 기존 병설터널을 확폭하는 경우 확폭방식과 그에 따른 필라폭 변화가 터널의 거동과 필라 안정성에 미치는 영향을 평가하였다. 조사 결과, 필라폭은 동일하나 편측과 양측으로 확대하는 경우의 차이에 따라 편측 확대 터널의 천단침하는 양측 확대 터널에 비해 약 5~20%의 큰 값을 보이는 한편, 최소 필라폭을 갖게되는 편측 확대 터널에서 숏크리트 응력이 최대를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 강도/응력비의 경우 조사된 네 종류의 확폭 패턴에 대하여 모두 1.0 이상을 나타내었고 Matsuda의 방법이 Peck의 방법에 비해 약 50% 정도 강도/응력비를 크게 산정하게 됨을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.83-94
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• 2016

1970년대 후반부터 설치된 공동구는 노후화에 따른 구조적 안정성과 수용시설의 변화에 따른 사용성이 문제가 될 수 있다. 노후 공동구의 확폭 재시공은 이에 대한 대안이 될 수 있지만 터널확폭에 대한 연구는 대부분 일정 심도 이상의 교통터널에 대하여 수행되었으며 저심도의 박스형 공동구에 대하여는 거의 연구가 이루어지지 않았다. 이 연구에서는 2차원 유한요소해석을 이용하여 공동구 터널을 편측확폭하는 경우 지반의 강성조건과 확폭 규모에 따라 확폭이 지반 침하에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 연구결과 최대 지표침하는 확폭 규모가 크거나 지반 강성이 작을수록 크게 발생하였다. 박스형 터널의 편측확폭시 침하 양상은 Clough & Schmidt (1981)의 제안과 유사하게 나타났으며, 침하 영향범위는 지반특성보다 확폭의 크기에 더 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.41-56
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• 2017

최근 대도시에서는 교통량 증가 등으로 인해 대심도 터널 건설의 필요성이 날로 증대되고 있어서, 대심도 복층터널의 분기에 대한 연구가 필요한 실정이다. 때문에 본 연구에서는 FLAC 2D 프로그램을 이용하여 지반의 종류, 측압계수, 보강방법, 토피고를 매개변수로 선정하여 민감도 분석을 실시하였다. 궁극적으로 터널 분기부에서 최적의 분기부 형상 및 보강방법을 찾고자 하였다. 본 연구결과 일반적인 생각과 달리 박스형 확폭단면이 아치형보다 안정성이 높게 나타났다. 이는 아치형 굴착면적이 박스형보다 약 30% 정도 넓었기 때문인 것으로 판단된다. 또한 지반이 좋지 않은 경우는 록볼트 보강보다 강관그라우팅 보강 시의 안정성이 더 높았으며, 강관그라우팅의 보강두께와 범위는 확폭부의 안정성에 큰 영향을 끼치지 못하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.241-250
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• 2007

운영 중에 있던 기존터널을 확폭하는 터널공사를 수행하던 중 기존터널 시공 시 생성된 것으로 추정되는 과대여굴 및 대규모 공동이 발견되어 신설터널의 안정성문제가 대두되었다. 이러한 과대여굴 및 공동의 형성 원인은 기존터널 시공 시 불충분한 지반조사 상태에서 과도한 발파시공으로 인해 형성된 것으로 추정된다. 따라서 본 연구에서는 기존터널을 안전하게 확폭하기 위한 과대여굴과 공동의 처리 대책을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.195-204
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• 2017

본 사례연구에서는 신림~봉천터널 지하환기소 대단면 터널의 시공 사례를 소개하였다. 환기갱(폭 7.8 m, 높이 6.6 m)에서 환기소(축류팬실, 폭 20.8 m, 높이 12.3 m)로 터널 단면이 확대되는 구간에 대해 안전성 및 시공성 등을 고려하여 점진적인 확대 굴착 방안 및 Q 시스템을 이용한 확폭 구간의 임시 보강 방안이 검토되었다. 확폭이 완료된 이후 대단면 터널은 현장의 암반조건을 확인하고, 전산해석을 이용한 터널의 안정성 검토 등을 통해 암반등급에 따라 굴진장을 일부 조정하고, 터널 상부 굴착을 분할 없이 전단면 굴착으로 변경하여 시공성을 향상시켰다. 본 사례연구에서 소개한 시공 사례가 향후 유사한 조건의 지하환기소 또는 4차로 도로 등의 대단면 터널의 설계 및 시공에 유용한 참고 자료가 될 수 있기를 기대한다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제10권1호
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• pp.40-50
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• 2008

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제10권2호
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• pp.71-79
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• 2008

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.435-450
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• 2020

복층터널의 분기구간은 터널 형상이 모자 모양의 대단면 구간인 '분기 전 확폭구간'과 본선과 분기터널 간 이격이 생기는 '분기 후 구간'으로 나눌 수 있으며, 분기 전 확폭구간의 터널 단면이 분기 후 구간의 단면에 비해 매우 크기 때문에 이러한 차이에 따른 굴착 영향이 분기구의 전체적인 굴착 안정성 검토 시 고려되어야 한다. 본 연구에서는 암반에서 시공되는 NATM 방식의 2차로 대심도(40 m) 본선 복층터널에서 1차로 단층터널로 분기가 되는 조건을 대상으로 3차원 유한요소해석을 통해 분기 전 확폭구간 굴착(선행굴착) 시 굴착공법과 벤치길이 변화에 따라 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 굴착공법과 벤치길이 변화에 따른 차이는 상대적으로 작은 편이었으나, 2차원 수치해석에 의한 선행굴착을 고려하지 않은 경우와 강도응력비 비교를 통해 선행굴착이 분기 후 구간의 굴착 안정성에 영향을 미칠 정도로 큰 응력의 변화를 유발함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제27권3호
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• pp.132-145
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• 2017

과거 도로터널 환기에 있어서 충격 손실은 설계에 반영되지 않았지만, 터널 내 네트워크형 구조로 인해 분기 합류부가 존재하는 복층 도로터널에서는 충격 손실에 의한 압력 손실이 크게 발생할 것이다. 이에 본 연구에서는 네트워크형 구조를 가지는 복층 도로터널 최적 환기 설계를 위하여 분기 합류 지점에서 발생하는 충격 손실에 대한 3D 전산유체역학(CFD) 수치해석 연구를 수행한다. 이를 위해 복층 도로터널 표준단면을 적용한 실제 스케일 모델을 활용하여 전산 유체 역학을 수행하였고 다양한 각도와 차도폭에 대한 충격 손실 계수를 도출하여 기존의 설계 값과 비교 분석하였다. 연구 결과, 분기 구간에서는 30도의 분류 각도를 가진 모델의 충격 손실 계수가 높게 측정되었고, 합류 구간에서는 2차선으로 설계된 모델의 충격 손실 계수가 낮게 측정됨을 확인할 수 있었다. 따라서 분기 합류 각도와 차도폭이 충격 손실 산정에 있어서 중요한 설계 요소가 될 수 있으므로 환기기 용량 산정에 있어서 정확한 설계 인자를 제시할 것으로 판단된다. 본 연구는 3D 전산유체역학(CFD)를 활용하여 확폭 교차 유 무에 따른 분기 합류 지점에서의 충격 손실 계수를 도출하고, ASHRAE 설계 값과 결과를 비교 분석하였다. 확폭 구간이 반영되지 않은 모델은 ASHRAE 값에 비해 최대 3배의 충격 손실 값을 확인하였고, 확폭 구간이 반영된 모델은 최대 2배의 값을 확인할 수 있었다.