• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.129-137
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• 2012

최근 도심지에서 터널이 인접하여 시공하는 사례가 흔해지면서 특수하게 신설터널과 기존터널이 교차되는 터널들에 관한 설계 및 시공에 관한 연구들이 속속들이 발표되고 있다. 터널이 상호 교차되어 시공될 경우 기존터널에 영향을 미치는 주요인자로는 터널 간 이격거리, 상대적인 위치 관계, 신설터널의 크기, 신설터널의 시공방법 지형 및 지질조건, 기존터널 라이닝 구조와 건전도 등이 영향을 미친다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 실내모형 실험을 통하여 신설터널 굴착에 따른 기존터널의 종방향 침하 경향 분석 및 신설터널의 상 하 위치변동에 따른 기존터널의 종방향 침하 경향 비교 분석하였다. 또한, 교차부에서 신설터널 굴착에 따른 기존터널의 변위 분포에 관한 경향 분석 및 기존터널의 변형률 분포 경향을 분석하였다. 연구결과 신설터널이 기존터널 하부를 통과하는 경우 터널직경의 기준으로 좌우측 각각 1D 이내의 보강영역이 필요한 것으로 분석되었고, 신설터널과 기존터널의 교차부에서는 신설터널의 굴착 영향이 기존터널에 먼저 미치는 영역부터 보강을 실시하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-118
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• 2008

숏크리트는 터널에서 사용되는 중요한 지보재이다. 숏크리트와 암반의 접착상태는 터널의 안정성 및 사용성에 큰 영향을 끼치는 중요한 평가 요소이다. NATM공법을 이용한 터널 굴착시 굴착면 빛 벤치부에서 발파에 의해 숏크리트가 부착력을 잃고 암반으로부터 탈락되거나 공동이 형성되는 경우 숏크리트 자체의 파괴뿐만 아니라 터널의 전체적인 안정에도 악영향을 미친다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실, 그리고 공동으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 시험인 충격반향기법(Impact-Echo)을 이용하여 숏크기트와 암반의 접착상태를 평가하고자 하였다. 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 충격반향시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석으로부터 획득된 신호를 시간영역, 주파수 영역 및 시간-주파수 영역에서 각각 해석하여 숏크리트와 암반의 접착상태에 따른 신호특성을 분석하였다. 분석결과 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 시간영역 신호의 최대 진폭 이후 첫 진폭이 커지며, 주파수 영역에서 최대 에너지가 커진다. 또한 뚜렷한 공진 주파수가 나타나므로 숏크리트의 두께의 역산이 가능해진다. 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타낸다. 또한 완전 접착조건에서 지반 종류에 따른 신호특성도 분석하였다. 지반조건이 불량할수록 시간-주파수 영역에서 시간축과 평행한 윤곽선의 길이가 길어지며 그 주파수 대역은 10 kHz 이하의 저주파수 영역에서 나타난다.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.236-247
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• 2009

도심지에서의 인구 및 시설물 과밀화 현상으로 인해 지하 공간의 효율적 활용 문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결책으로 저심도 지하공간의 개발이 증가되고 있다. 그러나 저심도 터널 굴착시 예상치 못한 붕락 문제도 함께 증가하고 있으므로, 터널 붕락으로 인한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위해서는 굴착 개시전에 암반거동 유형을 파악하고 분류하는 것이 필요하다. 특히 붕락(cave-in)의 경우 낙반이나 소성변형보다 발생규모가 크고 빠르게 일어나는 특징이 있으므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 7가지의 매개변수-일축압축강도, 암질지수, 절리면 상태, 응력 상태, 지하수, 지진 및 진동, 터널 폭을 이용하여 붕락 거동 유형을 파악하고자 하였다. 이러한 매개변수로부터 붕락 거동을 예측하기 위해서는 현장 사례로부터 충분한 자료를 확보하여야하나 현장자료의 부족 등의 현실적인 한계를 고려하여 7가지 매개변수들간의 상호영향성과 가중치를 산정하기위해 전문가 집단의 의견과 암반공학시스템의 원리를 이용하였다. 그 결과로 저심도 암반터널에서의 붕락 거동 지수를 서울 지하철 9호선 000구간에 적용하였다. 한편 288가지 경우의 불연속체 해석을 통해 붕락 발생 유무를 확인하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다. 또한 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀식으로 지보패턴별 파괴확률을 산출하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.543-552
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• 2014

본 연구에서는 EPB 쉴드 TBM 시공현장에서 얻은 기계데이터와 굴진당시의 지반상태와의 상관관계를 분석하여, 지반상태의 변화에 따른 기계데이터의 변화를 단일 및 복합변수분석을 통하여 규명하였다. 그 결과 경암지반에서 연암지반으로 지반이 변화할 때, 총추력과 커터토크의 비가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 총추력대비 커터토크의 비율(커터토크/총추력)을 굴착속도와 쌍대비교하면 경암지반에서의 데이터는 일정한 범위 내에 있음을 확인 할 수 있으며, 연암지반에서는 경암지반일 때와 비교하면 추력대비 커터토크의 비율이 높은 값을 가진다. 이러한 결과를 바탕으로 총추력대비 커터토크의 비율과 굴착속도의 비교를 통해서 연약대 출현의 징후를 감지할 수 있다. 이와 같은 분석결과는 목적변수 커터토크가 설명변수 총추력이 증가할수록, 또 다른 설명변수 지반일축 압축강도가 감소할수록 증가한다는 중회귀분석의 결과를 통해서도 증명된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.431-450
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• 2011

원형수직터널의 시공시 지하수가 존재하는 경우 굴착에 의해 지하수의 흐름이 발생되어 추가적인 힘이 작용하게 된다. 원형수직터널의 지하수의 흐름은 일반적인 수평터널과 달리 깊이방향으로 다르게 작용되며, 수직터널의 벽체에 경사방향으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 원형수직터널에 작용하는 침투력의 영향을 파악하기 위해 깊이에 따라 변하는 경사방향의 흐름성분을 수직과 수평방향으로 나누어 각각을 이론식에 적용하였다. 지하수가 영향을 미치는 범위는 토압을 야기하는 이완영역과 같은 것으로 가정하여 이론식을 유도하였다. 침투력에 의해 발생되는 추가적인 힘으로 인하여 원형수직터널의 이완영역에 작용되는 응력이 달라짐에 따라 침투력을 고려한 토압계수 산정식과 원형수직터널 벽체에 작용하는 응력 산정식을 본 연구를 통해 제안하였다. 가상지반을 설정하고 제안식을 적용한 결과, 침투를 고려하지 않은 건조한 지반에 비하여 수직방향응력은 약 1.4배, 토압은 2.5배 증가하는 결과를 보였다. 침투해석을 통하여 "유효응력+침투력"으로 구한 값과 제안식을 이용하여 산정한 값은 유사한 경향을 보여 제안식은 침투력을 적절히 고려하여 토압을 예측하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.393-404
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• 2007

본 연구는 절리암반사면의 현장상태 및 위험도에 대한 현장조사를 기초로 사면의 상대적 위험도를 판단 할 수 있는 토대를 마련하기 위하여 개별요인이 사면안정성에 미치는 영향을 고찰하였으며 사면붕괴에 영향을 미치는 요인들에 대한 통계적 분석을 수행하였다. 사면의 붕괴요인으로는 기존에 제시된 인장균열, 지반변형, 구조물 변형, 붕괴발생규모, 절리주향, 절리경사, 절리상태, 사면경사, 강우 및 지하수위, 절취상태, 배수조건, 보호보강상태 등 12가지 항목을 고려하였다. 본 연구를 위한 조사지역은 경상남도 지방도로에 위치한 절취사면 중 붕괴 이력이 있거나 다소 불안감을 보이는 위험 절개지 233개소이다. 조사지역의 사면안정성평가는 각각의 평가요인(붕괴요인)에 따른 사면의 결함지수와 사면위험등급에 의해 수행되었다. 조사된 총 233개소의 사면 중 토사사면을 제외한 암반사면 126개소를 선별하여, 각각의 붕괴요인들과 사면위험등급과의 통계적 연관성분석을 실시하였다. 또한, 다중회귀분석을 수행하고 적용성을 고찰하여 사면결함지수와 위험등급을 예측할 수 있는 통계모형을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권7호
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• pp.41-53
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• 2014

본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압의 크기 및 분포에 대해서 절리의 점착강도, 암석종류 및 절리경사각을 달리하여 조사하였다. 본 연구는 특히 절리 점착강도의 영향에 대해 초점을 두었다. 실내모형실험(Son and Park, 2014)에 근거하여 암석과 구조물의 상호작용을 고려하면서 확장된 매개변수 연구를 수행하였다. 이 때 매개변수 연구는 암석과 절리의 거동특성을 고려할 수 있도록 개별요소법에 근거하여 수행하였다. 연구결과 굴착벽체에 작용하는 토압은 암석 및 절리경사각 뿐만아니라 절리 점착강도에 의해서 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 절리 점착강도의 영향은 특히 절리가 활동될 수 있는 조건에서 크게 나타났다. 본 연구에서는 서로 다른 조건에서 절리의 활동을 방지하기 위한 절리 점착강도의 크기를 조사하였다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압산정을 위해 자주 이용되는 Peck의 경험토압과도 비교되었다. 비교결과 절리형성 암반지층에서 발생하는 토압은 토사지반에서의 토압과는 크게 다를 수 있다는 것을 나타냈다. 본 연구결과는 향후 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압에 대해 보다 나은 이해를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.152-160
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• 2009

강관추진공법은 비굴착공법으로써 중소규모 관로공사에 높은 시공성과 경제성을 가지고 있기 때문에 그 사용이 빈번해지고 있다. 그러나 강관추진공법의 추진과정은 원지반이 교란되고 느슨해지는 문제를 야기하고 있다. 이는 지표침하, 지반강도 저하 및 누수 등의 문제와 연결된다. 이에 본 연구는 강관추진과 동시에 그라우팅을 시행하는 그라우팅을 병행한 강관추진공법의 현장 적용성을 알아보고자 한다. 그 방법으로 그라우팅을 병행한 강관추진공법과 기존강관추진공법을 동일 지반에 시공하였다. 지표침하 계측, 현장밀도, GPR 물리탐사 그리고 대형전단실험의 결과는 그라우팅을 병행한 강관추진공법의 현장 적용성이 있음을 입증하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.669-675
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• 2020

본 연구에서는 헬리컬파일의 지지력 특성 규명을 위하여 현장재하시험을 통하여 얻은 실측 지지력과 이론식에 의해 산정된 예측 지지력을 비교 분석하였다. 헬리컬파일은 중공형 축에 중공형 축보다 직경이 큰 하나 혹은 다수의 나선형 원판을 부착시킨 형상의 파일이다. 헬리컬파일은 굴삭기에 부착된 회전관입기를 사용하여 파일을 지반에 회전 관입시키기 때문에 항타와 굴착이 필요한 다른 말뚝에 비해 소음이 작고, 비교적 소형 장비로 시공이 가능하여 공간이 협소한 도심지에서도 시공이 용이하다. 최근 들어 헬리컬파일을 적용한 기초 공법의 설계와 시공이 많이 실시되고 있으나 헬리컬파일의 지지력에 관한 연구는 설계와 시공 사례에 비하여 아직 미진하다. 현장재하시험은 이음부, 헬리컬파일의 규격, 재하시험의 종류, 그라우팅 실시 여부를 변수로 총 10회 실시하였다. 이론식에 의한 말뚝의 예측 지지력은 Individual bearing method와 Cylindrical shear method을 통하여 산정하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권4호
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• pp.142-150
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• 2006

최근 토목시공 현장에서는 사면안정 및 보강공사를 하기 위한 앵커 및 굴착작업 도중에 일부 구간에서 지하 공동구가 발견되어 현장애로 사항이 발생되고 있다. 본 연구에서는 이들의 문제점을 사전에 미리 파악하고자 비파괴 물리검사인 지하 투과 레이다 탐사방법을 적용하여 지하공동구의 위치를 파악하는데 목적을 두었으며, 또한 입지적인 환경인 지질상태를 이해하기 위해 선구조 분석을 병행하였다. 먼저 입지분석에 의하여 연구 대상 지역의 지질상태를 파악할 수 있었고, 이를 기초로 하여 지하 투과 레이다 탐사 결과, 소규모 및 대규모의 지하 공동구 및 이상대의 위치와 규모를 파악할 수 있었다. 향후, 이와 같은 방법을 적용하여 시공현장에서 조사 및 설계에 대한 효율적인 시공방법과 유지관리를 수행하기 위한 접근 가능한 방법이라 판단된다.