• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권4호
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• pp.5-20
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• 1996

본 논문은 비선형 유한요소 프로그램을 이용하여 강관보강형 다단그라우팅의 지반보강효과와 주변지반의 거동을 검토하기 위하여 지반조건이 터널천단부에 충적층이 분포하여 강관다단그라우팅을 적용한 현장을 대상으로 유한요소 2차원과 3차원 모델로 나누어 해석하였다. 해석 결과 강관보강효과를 분석하기 위해서는 2차원해석보다는 3차원해석이 필수적 임을 알 수 있었으며, 그 효과는 막장부근의 음력집중현상을 골고루 분포시켜주는 강관의 강성에 의하여 안전율이 상대적으로 높아짐을 확인할 수 있었다. 한편 터널천단의 침하량 변화는 터널막장위치가 측정지점에 도달하기 이전에 총예상변위의 40%정도가 발생되며, 막장위치가 측정지점을 통과하여 터널직경정도의 거리에 도달하는 동안 전체예상변위의 60%가 발생될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 강관보강으로 인하여 주변지반의 변위 및 응력의 억제범위는 터널 천단부 즉 깊이비 0.83 에서 0.38범위와 터널막장전방 26(d:터널직경)지점까지 나타나며, 변위억제효과는 총 예상변위량의 약 200정도임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권1호
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• pp.87-110
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• 1996

터널굴착시, 막장부근의 3차원 효과를 반영하기 위해 주로 경험적인 하중분담률 개념을 도입한 2차원 유한차분법 수치해석이 수행된다. 본 논문에서는 3차원 수치해석을 수행하고 그 해석 결과와 2차원 수치해석 결과를 비교함으로써 합리적인 하중분담률의 적용 가능성 및 막장 부근의 음력집중 문제를 규명하고자 하였다. 무지보 굴착길이, 초기지중응력, 지반종류, 단면크기와 터널심도등의 하중분담률에 주된 영향을 미치는 인자들에 대한 매개변수 연구를 수행하고, 그 결과를 토대로 서울지하철의 대표적인 단면에 대해 적용가능한 하중분담률을 추천하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.467-475
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• 2006

최근 국외에서는 터널막장의 안정을 위해 막장볼트의 시공실적이 급증하고 있고 관련된 많은 실험, 계측 등의 자료가 발표되고 있지만 현장마다 지반조건, 볼트 종류가 틀리기 때문에 설계 단계에서 최적의 타설개수를 결정하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 우선 현장조사를 통하여 사용되는 막장볼트의 종류, 개수 등을 분석하였다. 이결과 막장볼트는 다른 공법과 병용하여 사용되는 경우가 많기 때문에 지반조건과의 상관관계는 보이지 않았다. 또한 현장조사를 바탕으로 한 실내시험 및 수치해석을 통해 터널 막장이 볼트로 보강되었을 경우 지반 및 볼트의 거동을 분석하였으며 특히 타설개수에 초점을 맞추었다. 실험결과 막장볼트의 개수가 증가할수록 지표면 침하 및 막장수평변위는 지수함수 형태의 변위감소 분포를 보이고 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.133-151
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• 1991

본 논문에서는 서울지하철 NATM 터널 표준지보단면을 대상으로 실시한 유한요소해석 결과에 관하여 논술하였다. 터널 굴착단계별 해석에 따른 영향과 터널막장으로부터의 굴진거리에 의한 영향을 증점적으로 분석하였다. 터널 굴착단계별 하중조건을 적절히 반영할 수 있도록 지반특성곡선의 개념을 적용하여 터널굴착면 내부에 가상 지지압력을 재하하였다. 유한요소해석 결과에 대한 분석은 지반침하, 터널변위, 지중응력, 지보재 응력 등을 대상으로 실시되었다. 또한 터널 막장에 의한 3차원적 변위 억제효과 분석을 위하여 터널 변위 특성곡선 개념과 2차원적 축대칭 해석방법을 제시하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권2호
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• pp.41-56
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• 1994

지하수위 하에서 터널이 시공될 경우, 터널막장은 시공 중 용수에 의한 영향을 받게 되며 지보 System은 시공 후 지하수 흐름이 문제시 될 수 있다. 븐 연구는 터널막장 및 라이닝에 대해 배수조건에 따른 지하수 흐름을 고려한 적절한 해석 및 설계방법을 제시하고 있다. 첫째, 시공 완료 후 터널 라이닝이 배수조건에 따라 받게 되는 지하수의 영향을 라이닝에 작용하는 응력 및 변위로써 검토하고 각 배수조건별로 적절한 해석 및 설계방법을 제안하였다. 둘째, 시공 중 굴착에 의한 지하수의 흐름이 문제가 되는 터널막장에 대해서 지하수 흐름의 3 차원 모델링을 수행하였으며, 그 결과를 막장의 안정성에 대한 이론적 검토에 반영하여 침투력이 막장의 안정성 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 또한 막장을 평면변형률조건(plane strain condition)으로 모델링 하여 침투 고려시와 지하수의 미고려시에 막장면에 작용하는 응력 및 변위를 산출하여 침투력이 막장면에 미치는 영향을 검토하였다. 연구 결과, 터널 시공시 지하굴착 및 배수에 의한 지하수위 저하가 크지 않은 구간에서 터널막 장은 정상류 흐름에 의한 침투력을 고려한 적절한 안정대책이 요구되며, 터널 라이닝 또한 침투를 고려한 배수개념이나 내부 라이닝이 정수압을 견뎌야 하는 비배수 개념에 의해 설계 및 시공이 이루어져야 함을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.513-525
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• 2018

쉴드TBM 터널을 대상으로 하는 3차원 수치해석은 gap, tail void, 세그먼트설치, 뒤채움재 주입 등과 같은 쉴드TBM 굴착의 여러 특성들을 고려하여 시공과정을 반영할 수 있는 해석이 수행되어야 한다. 그러나 기계 굴착의 특성을 고려하는 해석적 기법은 여러가지 기법들이 혼용되어 적용되는 것이 일반적으로 해석결과의 일관성과 신뢰도에 의문이 제기된다. 본 논문에서는 쉴드TBM 터널의 3차원 수치해석에 사용될 수 있는 여러 기법들을 대상으로 현장에서 실제 계측된 지표침하 데이터를 활용한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과 설계단계에서 지표침하와 막장압 등 터널주변지반의 거동을 유사하게 예측하고 평가하는데 활용할 수 있는 해석기법으로서 분석하고 정리하였다. skin plate 주면압, 뒤채움압과 soil model이 지표침하에 가장 큰 영향요소로 파악되었고, 응력제어기법은 해저터널과같이 굴착지반의 volume loss 정보를 얻을 수 없거나 지표침하나 막장압 등 터널 주변거동파악이 중요한 경우에 적용 가능한 것으로 판단되며, 설계자는 현장여건과 쉴드TBM의 특성이 반영된 합리적인 3차원 수치해석을 수행하는데 본 가이드라인을 기본자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.17-28
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• 2002

터널의 막장부근에서는 하중전이가 복잡한 3차원적 거동특성을 나타낸다. 일반적으로 3차원 해석은 입력자료의 준비 및 결과 해석에 많은 노력을 요하며, 비선형 압밀해석을 수행하는 경우 컴퓨터 계산수요가 커지는 문제 때문에 실제설계는 2차원 해석법을 주로 사용하게 된다. 3차원적인 터널거동을 2차원적으로 모델링하기 위하여는 터널 굴진과정을 수치해석적으로 표현하기 위한 경험 파라미터가 요구되며, 해석결과는 이 파라미터 값에 따라 크게 변화하는 특성을 나타낸다. 특히 이 값의 평가는 주로 주관적이고 경험적인 판단에 의존하게 되므로 임의성이 커 해석의 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 특히 지반거동이 간극수 등 시간의존성 요인에 의해 영향을 받는 경우 이 파라미터를 평가하기는 더욱 어려워진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 제안된 Time-based 2-D Modeling Method를 사용하여 지하수위가 높은 풍화화강토내 터널굴착 문제에 적용하였고 이를 분할 굴착에도 적용 가능하도록 확장하였다. 해석결과는 실측결과와 잘 일치하는 거동을 보였다. 이 방법을 이용하여 복합막장터널의 거동특성을 조사한 결과, 마제형 터널단면의 역학적 유익성이 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.11-22
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• 2009

터널 굴착 대상지반의 강도 및 강성이 낮은 경우 막장안정성을 확보하기 위해 분할굴착공법 또는 적절한 보조공법을 병용한다. 본 연구에서는 기존 문헌을 중심으로 막장평가 기법에 대해 정리하고 보조벤치 병용 전단면공법 적용 시 지반의 변형 강도특성에 따른 막장보강의 필요성 유무와 보조공법으로 페이스볼트를 채택할 경우 타설 길이, 타설 밀도, 보강범위에 따라 막장 및 막장주변지반에 어떠한 영향이 발생되는지를 알아보기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 막장 안정성에 대해 문헌에 의한 이론적인 평가기법과 FEM수치해석결과를 비교 분석한 결과 상대적인 차이는 있으나 막장볼트를 통한 막장안정의 효과에는 일치하는 경향을 보였다. 검토대상 지반조건에 대해 막장볼트의 타설형태는 길이 1.0D(D:터널 폭)이상, 격자상 타설(1개/$1.5\;m^2$), 상부 반단면 $120^{\circ}$ 보강시 가장 효과적인 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.102-110
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• 2005

익산-장수 고속도로 ○ ○ 공구에 위치한 ○ ○ 터널 저토피 계곡구간에서 시공 중 붕락이 발생하였다. 본 구간은 TSP 탐사 및 시추조사 등을 통해 불연속면이 예측되었으나, 굴착 중 실제 암질이 비교적 양호하고 막장이 안정되어 암반 등급을 상향 변경하여 시공하였다. 그러나 굴착 중 발파와 동시에 붕락이 발생하였으며, 터널 막장 상부 8 m 부분의 붕락과 함께 지상 구간의 침하에 따른 계곡수 및 지하수 유입으로 진행되었다. 붕락구간 복구를 위해 붕락원인 분석, 보강공법의 선정 및 3차원 터널 안정성 해석을 실시하였고, 막장 상부 공동부는 팽창성 경량 콘크리트로 충진 후, 강관다단 그라우팅 공법으로 안정화시키고, 터널 상부 지반 침하부에서는 계곡수로 이설 후, 시멘트밀크 그라우팅 공법에 혼용된 약액 그라우팅 공법으로 지반보강 및 차수를 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.335-341
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• 2005

대단변 NATM터널에서 지반자체로 막장의 안정을 유지하기 위해 분할굴착공법을 사용한다. 분할굴착을 해야 한다면 더 나은 응력 상태를 유지할 수 있는 분할굴착공법을 강구해야할 것이다. 따라서 본 연구에서는 터널의 단면분할 굴착공법 중 CD굴착 (중벽분할굴착)공법에서 굴착순서에 따른 응력분포를 수치해석적인 방법을 이용하여 검토하고, 막장주변의 응력집중을 최소로 하는 최적의 막장 이격거리와 굴착순서를 도출하였다. 해석에 사용한 프로그램은 국내에서 상용화되고 있는 3차원 연속체 해석 프로그램인 FLAC-3D Ver 2.1을 사용하였고, 암반등급 3과 5에 대해 막장거리 2m, 4m, 6m, ${\cdots}$, 20m, 40m를 적용하여 안정성 검토를 행하였다.