• 대한토목학회논문집
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• 제29권4D호
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• pp.555-561
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• 2009

굴착된 터널 형상 재현에서 단면의 종단 데이터는 터널의 유지를 위해서는 아주 중요하다. 터널이 완성되기전에 설계된 모델을 고려한 완성된 터널의 변형이 고려되어져야 한다. 그리고 변형은 터널 단면 전체를 따라 연속적으로 나타날 수 있다. 본 연구에서는 먼저 수학적 분석으로 접근하였고, 그것을 관측된 터널단면 데이터에 실험 하였다. 그 다음 선추적 방법, 유전자 알고리즘, 패턴 추적 방법 등으로 3D 터널 형상 재현을 비교하였다. 수학적 방법론은 철도 터널과 같은 간단한 원통형은 쉽게 해결이 되었으나, 도로터널과 같은 더욱 복잡한 모델(복심 곡선형과 비원통형)은 구속된 상태하에서 소프트 컴퓨팅 툴을 가지고 해결할 수 있었다. 유전자 알고리즘과 직접탐색법은 많은 계산 시간이 걸렸으나 복잡한 상태하에서 더욱 유연함을 보였으며, 선추적 방법은 초기값들이 제한된 범위 하에서 가장 빠르게 계산되어졌다.

• 디지털융복합연구
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• 제19권12호
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• pp.457-462
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• 2021

우리나라 지형의 특성상 산지가 많아 고속도로 직선화 건설 시에는 터널 설치가 필수적인 요소이다. "2019년도 도로 교량 및 터널 현황조서" 통계에 따르면 터널은 2,682개소이고 2,077km로 전체 도로연장의 1.9%를 차지하고 있으며 10년 전에 비해 1,300개소로 94% 증가하고 있다. 국내외 연구에 따르면 고속도로 설치된 1Km이상 되는 장대터널들은 좁고 어두운 조명과 단조로운 벽면 디자인으로 인해 운전자로 하여금 집중력 저하 및 지루함을 느끼게 하여 피로와 졸음이 쉽게 발생한다. 이에 한국도로공사에서는 2020년까지 3Km 이상 터널 10곳을 대상으로 주의력 높이는 디자인 조명을 설치하였다. 본 연구는 터널 내부에서 발생할 수 있는 사고의 위험성을 개선하고자 한국고속도로에서 설치된 터널 내 LED 경관 조명 디자인을 유형별로 특징을 비교 분석하였다. 연구 결과를 바탕으로 향후 터널 내 LED 경관 조명 설치 시 운전자로 하여금 주행 안정성 확보와 피로와 졸음사고를 낮출 수 있는 효과적인 설치를 위한 기초자료 제공의 목적으로 한다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.239-244
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• 2006

현재 건설중인 한국원자력 연구소 내의 지하 처분 연구시설에서 발파에 의한 터널 굴착 중 발생하는 손상대를 모니터링 하기 위해 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다. 60m 길이의 진입 터널이 완성되고 끝단에 쉘터가 만들어진 뒤 쉘터로부터 길이 35 m의 수평 시추공을 뚫어 터널 굴착에 따른 손상대 모니터링을 위한 관측공으로 사용하였다. 시추공은 굴착터널로부터 5.5 m 떨어져 있으며, $2{\sim}4$일 간격으로 5회 실험을 실시하였다. 터널의 굴착에 따른 터널면에서의 반사가 가장 강력한 반사면으로 작용하였으며, 서로 다른 날짜의 자료의 비교를 통해 터널 굴착면에 인접한 반사면의 변화를 감지 하였으며 이는 균열대의 생성과 암반 강도의 저하에 의한 것으로 여겨 졌으며 손상대로 평가되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제30권4호
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• pp.325-336
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• 2022

This paper analyzes the ground surface settlements induced by side-by-side twin shield tunnels bored in sedimentary soils, which primarily consist of sand with clay strata above the tunnel crown. The measurements were obtained during the construction of twin tunnels underneath the Incheon International Airport (IIA) located in Korea. The measured surface settlement troughs are approximated with Gaussian functions. The trough width parameters i and K of the settlement troughs produced by the first and second tunnel passings are determined, along with those for the total settlement trough. The surface settlement troughs produced by the first shield passing are reasonably represented by a symmetric Gaussian curve. The surface settlement troughs induced by the second shield tunnel display marginal asymmetric shapes at selected sections. The total settlement troughs are fitted both with a shifted symmetric Gaussian function and the superposition method utilizing an asymmetric function for the incremental trough produced by the second tunnel. It is revealed that the superposition method does not always produce better fits with the total settlement. Instead, the shifted symmetric Gaussian function is overall demonstrated to provide more favorable agreements with the recordings. Therefore, the shifted symmetric Gaussian function is recommended to be used in the design for the prediction of the settlement in clays caused by twin tunneling considering the simplicity of the procedure compared with the superposition method. The amount of increase in the width parameter K for the twin tunnel relative to that for the single tunnel is quantified, which can be used for a preliminary estimate of the surface settlement in clay induced by twin shield tunnels.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.196-206
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• 2003

본 연구에서는 Raise Boring Machine(RBM의 가동율, 관입율, 굴진율과 같은 굴착능력을 조사하기 위하여 직경 3.05 m와 총 연장 98 m의 수직구를 RBM을 이용하여 시험시공 하였다. 이와 함께 국내 양수발전소, 도로터널, 석탄광업소 등에서 RBM으로 시공되었던 4개의 수직구 시공현장으로부터 시공자료를 수집하여 분석을 수행하였다. 연구결과, 주간 평균 굴진장은 약 19.3 m로 분석되었고, 평균 가동율은 약 54.3%011서 75.1 %사이에 분포하는 것으로 나타나, 이는 TBM 시공실적과 비교하여 볼 때 매우 높은 가동율을 보이고 있다. Bit force와 RPM은 (+)의 직선적인 상관관계로 나타났으며 이는 굴착효율에 따라 작업자의 판단에 기인한 결과로 추정된다. 순관입율과의 관계에서는 RBM작업의 bit force와 RPM 및 수직구 심도가 증가함에 따라 순관입율이 저하되는(-)의 상관관계를 나타내었다. 본 연구결과는 수직구 설계 및 RBM장비 선정에 필요한 정보를 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제33권1호
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• pp.101-112
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• 2023

When a submerged floating tunnel is connected to the ground, there is a risk of stress concentration at the shore connection owing to the displacement imbalance caused by low confinement pressures in water and high confinement pressures in the ground. Here, the effects of the boundary condition and stiffness of the joints installed at the shore connection on the behaviors of a submerged floating tunnel and its shore connection were analyzed using a numerical method. The analysis results obtained with fixed and ground boundaries were similar due to the high stiffness of the ground boundary. However, the stability of the shore connection was found to be improved with the ground boundary as a small displacement was allowed at the boundary. The effect of the joint stiffness was evaluated by investigating the dynamic behavior of the submerged floating tunnel, the magnitude of the load acting on the bored tunnel, and the stress distribution at the shore connection. A lower joint stiffness was found to correspond to more effective relief of the stress concentration at the shore connection. However, it was confirmed that joints with low stiffness also increase the submerged floating tunnel displacement and decrease the frequency of the dynamic behavior, causing a risk of increased resonance when wave loads with low frequency are applied. Therefore, it is necessary to derive the optimal joint stiffness that can achieve both stress concentration relief and resonance prevention during the design of shore connections to secure their dynamic stability.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.339-348
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• 2022

The bored tunneling method is generally preferred for urban tunnel construction, However the cut & cover tunnel is still necessary for special conditions, such as metro station and access structures. In some case, deep excavation for cut & cover construction is planed of irregular and unusual shape, as a consequence, the convex and concave corner is often encountered during that excavation. In particular, discontinuity or imbalance of the support structure in the convex corner can lead to collapse, which may result in damages and casualties. In this study, the behavior of the convex corner of retaining structure were investigated using 3-dimensional numerical models established to be able to simulate the split-shaped behavior of convex corners. To improve the stability in the vicinity of the convex corner, several stabilizing measures were proposed and estimated numerically. It is found that linking two discretized wales at the convex corner can effectively perform the control of deformation. Furthermore, it was also confirmed that the stabilizing measures can be enhanced when the tie-material linking two discretized wales is installed at the depth of the maximum wall deflection.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.27-41
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• 2023

수중터널은 내륙 간 연결을 위해 지반에 접속되어야 한다. 지반 접속부에 연결된 지중터널과 수중터널이 보이는 변위 불균형은 응력 집중을 야기할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 탄성 조인트를 활용할 경우에는 정적 하중 조건에서 지반 접속부의 응력 집중은 해소시킬 수 있음이 선행 연구에서 확인되었다. 그러나, 지속적으로 거동하는 수중터널의 구속조건을 고려했을 때 지반 접속부의 동적 거동과 안정성에 탄성 조인트의 활용이 미치는 영향이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 동적 하중 조건의 수중터널 및 지반 접속부를 수치해석적 방법을 통해 모사하였으며, 동일 상황을 모사한 축소 모형시험을 통해 수치해석 모델을 검증하였다. 다양한 물성의 탄성 조인트가 설치될 경우에 대한 수치해석적 모사를 통해 탄성 조인트 강성에 따른 수중터널의 고유진동수 변화와 공진 거동을 분석하였다. 그 결과, 조인트의 강성과 고유진동수가 멱함수 관계를 가짐이 확인되었다. 낮은 강성의 조인트로 지반 접속부가 설계될 경우, 수중터널의 고유진동수는 감소하여 낮은 진동수의 동하중이 가해지는 해양 환경에서 공진의 위험이 증가할 뿐만 아니라 공진 발생 시 최대 속도가 크게 증가하였다. 그러므로, 수중터널 지반 접속부의 응력 집중 해소와 공진 방지를 동시에 고려하여 지반 접속부를 설계해야 할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.207-218
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• 2022

In submerged floating tunnels (SFTs), a next-generation maritime transportation infrastructure, the tunnel module floats in water due to buoyancy. For the effective and economical use of SFTs, connection with the ground is inevitable, but the stability of the shore connection is weak due to stress concentration caused by the displacement difference between the subsea bored tunnel and the SFT. The use of an elastic joint has been proposed as a solution to solve the stability problem, but it changes the dynamic characteristics of the SFT, such as natural frequency and mode shape. In this study, the finite element method (FEM) was used to simulate the elastic joints in shore connections, assuming that the ground is a hard rock without displacement. In addition, a small-scale model test was performed for FEM model validation. A parametric study was conducted on the resonance behavior such as the natural frequency change and velocity, stress, and reaction force distribution change of the SFT system by varying the joint stiffness under loading conditions of various frequencies and directions. The results indicated that the natural frequency of the SFT system increased as the stiffness of the elastic joint increased, and the risk of resonance was the highest in the low-frequency environment. Moreover, stress concentration was observed in both the SFT and the shore connection when resonance occurred in the vertical mode. The results of this study are expected to be utilized in the process of quantitative research such as designing elastic joints to prevent resonance in the future.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.1-13
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• 2022

본 연구에서는 기존에 개발된 개착식 철도 터널의 지진취약도 모델들을 가중 조합하여 새로운 모델을 제시하고 제시한 모델의 적정성을 평가하였다. 지진취약도 함수의 형태는 최대지반가속도의 대수정규분포형태로, 누적확률분포로 표현된다. 독립적으로 개발된 각 모델을 선형 가중 조합하는 것으로 모델의 불확실성을 줄일 수 있기에 4개의 모델에 대하여 25%씩 동등하게 선형가중을 부여하였다. 조합된 지진취약도 곡선에 최대 지반가속도에 대한 피해발생확률을 이용하여 지진취약도 곡선의 중앙값과 표준편차를 결정하여 새로운 지진취약도 함수를 개발하였다. 개발된 지진취약도 함수의 적합성을 평가하기 위하여 다양한 터널의 지진취약도 곡선과 비교 분석을 진행하였다. 개발된 곡선은 상대적으로 지진피해에 안전한 굴착식 터널의 지진취약도 함수와 비슷한 취약도를 갖는 것으로 나타나는데, 대상 터널은 국내 고속철도 개착식 터널로 높은 내진설계 기준에 의해 기인하는 것으로 판단된다.