• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.81-98
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• 1999

도심지 터널 건설에 있어서 중요한 고려 사항중 하나가 지상 건물에 대한 터널 굴착의 영향을 평가하는 문제이다. 일반적으로 터널 굴착에 의한 지표침하로 인접구조물이 영향을 받기도 하지만 기존 인접구조물이 터널 굴착에 따른 지표침하에 영향을 미치기도 한다. 이러한 터널 굴착에 의한 기존 인접구조물의 침하억제 효과와 구조물 손상 평가인자의 감소효과를 규명하기 위해서 3차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 또한, 본 연구에서는 터널 굴착에 기인한 지반침하가 인접구조물에 미치는 영향과 인접구조물이 지표침하에 미치는 영향을 규명하기 위해서 총 162개의 2차원 탄소성 유한요소 모델을 설정하고, 매개변수 변환연구를 수행하였다. 본 연구에서는 구조물의 폭과 구조물의 축강성 및 휨강성, 구조물의 위치, 터널 심도 등을 고려하였다. 그리고, 구조물과 지반침하의 상호작용을 표현하기 위해서 구조물의 손상평가 인자인 뒤틈각(angular distortion), 처짐비(deflection ratio), 건물의 최대침하량, 부등침하량 및 수평변형률 등의 변화를 관찰하였다. 한편, 지반의 강성과 구조물의 축, 휨강성을 대표할 수 있는 상대 강성비를 도입함으로써 터널 설계자가 활용할 수 있는 도표를 제시하였고, 구조물을 고려하지 않은 상태에서의 greenfield 지표침하 트라프를 수정할 수 있는 보정계수(modification factor) 개념을 도입하였다. 본 연구에서는 구조물과 지표침하와의 상호 간섭효과에 의한 지표침하의 억제와 인접구조물 손상평가 인자들의 감소효과를 고려할 수 있도록 하기 위해서 설계 단계에서 보정계수를 활용한 인접구조물의 합리적인 손상평가방법을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.27-40
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• 2003

본 연구에서는 프리텐션을 적용한 쏘일네일링 공법을 제시하고, 프리텐션 쏘일네일링 시스템에 대한 변위제어방식 현장인발시험을 총 9회 실시하여 프리텐션 쏘일네일링 구조체의 관련 설계변수인 쉬스관 길이 및 고정콘 유 무 등에 대한 영향에 대해 분석하였으며, 아울러 프리텐션 하중의 평가도 다루어 졌다. 또한 응력제어방식 현장인발시험을 총 3회 실시하여, 일반 쏘일네일 및 프리텐션 쏘일네일의 장 단기적인 인발-변형 특성 등을 비교 분석하였다. 계속해서, 프리텐션 쏘일네일링 시스템의 안정성 평가를 위해, 예상파괴면 및 최소안전율을 결정하기 위해 사면안정해석 등에 주로 적용되고 있는 전단강도감소기법을 이용한 수치해석적 접근방법의 제시 및 분석 등이 이루어졌다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.98-106
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• 2008

암질이 불량한 암반에 터널이 굴착되는 경우 터널의 주변 암반은 그라우팅, 록볼트 설치 등의 보강법을 활용하여 일정 깊이까지 보강이 이루어진다. 터널보강의 효과를 수치해석적으로 계산하기 위해서는 보강재를 직접 요소로 표현하거나 보강영역의 등가물성을 활용하는 방법이 적용될 수 있다. 이 연구에서는 후자의 목적에 이용될 수 있는 원형터널의 탄소성 해석을 위한 간단한 수치해석 기법을 개발하였다. 정수압조건의 초기응력이 작용하는 Mohr-Coulomb 암반에 굴착된 원형터널이 고리형태로 일정 깊이까지 보강된다면 보강대는 원 암반과 물성의 차이를 보인다고 가정할 수 있다. 보강대와 보강대를 제외한 가상의 터널에 대해 각각 Lee & Pietruszczak (2007)가 제안한 탄소성 해석법을 적용하고 적합조건을 만족하도록 두 영역의 해석결과를 연결시키는 방법으로 보강대 효과를 계산할 수 있는 탄소성 수치해석법을 개발하였다. 상업코드인 FLAC을 활용한 해석결과와 비교를 통하여 개발된 방법의 정확성을 검증하였다. 해석결과 보강대의 변형계수와 강도정수의 변화를 고려한 응력 및 변위 분포는 균질한 암반을 가정한 해석결과와 큰 차이를 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.93-101
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• 2010

도심지의 제한된 공간에서 대형 건축 지하구조물을 축조하기 위한 지하 굴토공사는 주변지반의 안정이 최우선 되어야 하며, 이를 위해서 흙막이 공사가 필수적으로 검토되어야 한다. 가설 흙막이 구조에서 응력부담재로 주로 사용되고 있는 H-Pile은 주열식 흙막이 벽체에서 지하외벽의 시공 이후에는 방치되므로 재료의 낭비를 초래하게 된다. 이를 개선하기 위하여 가설재인 H-Pile과 지하벽을 합성한 합성지하벽 공법이 개발되어 현재 많은 국내의 현장에 활용되고 있다. 본 연구에서는 지하합성벽의 전단내력을 평가하기 위하여 총 5개의 실험체를 제작하였다. 실험변수로는 전단연결재에 따른 합성율과 벽체 두께를 변수로 하여 실험을 실시하였으며, 기준식에서 제시하는 콘크리트 전단강도와 H-Pile의 전단강도를 실험값과 비교 분석하였다. 실험결과 합성율이 증가함에 따라 전단강도는 상승하지만 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 합성지하벽의 전단강도 산정시, 콘크리트 강재의 웨브 뿐만아니라, 강재플랜지의 기여도를 고려한 새로운 식을 제시하고 이를 이용한 계산결과와 실험결과를 비교한 결과 좋은 대응을 보이는 것으로 나타났다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권3호
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• pp.839-844
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• 2024

본 연구는 인접굴착공사, 지반열화 및 지하수위의 변화에 따른 지하구조물 변위거동이 궤도 손상에 미치는 영향을 해석적으로 분석하였다. 연구대상인 콘크리트궤도는 침목플로팅궤도(STEDEF)와 사전제작형궤도(B2S)를 대상으로 분석하였다. 침목플로팅궤도는 콘크리트 도상과 침목이 분리된 궤도구조이다. 사전제작형궤도는 프리캐스트 슬래브를 이용하여 레일 및 체결장치를 조립하여 레일의 탄성거동을 유도하는 궤도구조이다. 수치해석을 위해 콘크리트 궤도별로 레일부터 콘크리트 도상까지 모두 3차원 요소로 모델링하였다. 또한 지하구조물 변위거동을 변수로 설정하여 콘크리트 도상의 손상영향을 분석하였다. 수치해석을 이용하여 융기 및 침하에 따른 콘크리트 도상 응력을 분석하였으며, 인장강도 및 전단강도와 비교하여 균열 발생 수준을 분석하였다. 분석결과, 동일한 융기 및 침하발생 시 사전제작형궤도보다 침목플로팅궤도가 취약한 것으로 분석되었다. 또한 최대 융기 및 침하부 기준으로 침목플로팅궤도의 균열발생 영향범위가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.117-128
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• 2014

일반적으로 기존 터널이나 공동 등에 근접하여 터널을 시공하는 경우에 기존 공동과 터널간의 간섭이 발생하며 이로 인한 영향을 최소화하기 위하여 이격거리를 터널의 폭 이상으로 유지하도록 일부시방서 등에 권고안이 제시되어 있는 상태이다. 이와같이 공동이나 구조물 등에 근접한 터널은 지반 상태 및 공동의 크기, 보조공법 등을 고려하여 결정하여야 하며, 지반이 연약한 상태에서는 근접도에 따라 민감한 반응을 나타내고 변형량도 크게 나타나므로 지반조건을 고려한 터널계획이 이루어져야 한다. 설계단계에서 공동이 터널의 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위해 현장측정, 수치해석, 모형시험 등의 방법이 고려될 수 있으며, 이 중에서 모형시험(Scaled model test)은 결과를 가시적으로 나타낼 수 있을 뿐 아니라, 수치해석과 비교를 통해 거동을 보다 상세하고 현실적으로 예측 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 공동에 인접하여 터널 굴착이 이루어지는 경우, 계획단계에서 실제 거동을 예측하기 위한 모형시험 방법과 시험 시 고려사항들에 대해 고찰하고 실제 시험 결과와 수치해석 결과의 비교를 통해 제안된 기법의 적정성을 평가하였다. 또한 터널 굴착 시 터널 주변에 분포하는 공동의 이격거리에 따른 영향이 적절히 반영되는지 여부를 파악하기 위해 공동과 터널간 이격거리를 0.25D, 0.50D, 1.00D, Network 상태 분포 시로 가정한 일련의 모형시험을 수행하였으며, 공동이 없는 조건과 비교하여 제안된 방법의 적정성을 확인하였다. 추가적으로 축소모형시험 결과의 타당성 검증을 위한 목적으로 시험조건을 반영한 수치해석을 수행하였으며, 수치해석 결과와 모형시험 결과의 비교 검증을 수행하였다. 모형시험 및 수치해석 결과 이격거리 1.0D는 공동과 터널이 독립적인 거동을 보이는 한계거리로 평가되었다.