• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권11호
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• pp.15-21
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• 2016

국내에서는 현장에서 사용되고 있는 록볼트 공법에 대하여 여러가지 연구가 진행 중이다. 대규모 사면이나 터널, 암반구조물의 불안정한 지반을 새로운 평형상태로 유지시키기 위한 지보재로서 그라운드앵커, 록볼트가 있다. 이에 본 연구에서는 현재 가장 널리 이용되고 있는 지보재인 록볼트를 대상으로 원형 모형토조를 이용하여 실내 인발시험을 수행하여 지보재의 특성을 분석하였다. 최대인발하중의 변화 양상을 살펴보기 위해 수행한 록볼트에 대한 인발시험의 결과를 보면 인발시험 횟수에 관계없이 거의 일정함을 보였는데, 이것은 지보재가 최대인발하중에 도달할지라도 록볼트와 충전재 사이에 파괴가 거의 일어나지 않으므로 일정한 최대인발하중을 보이는 것으로 판단되며 금회 실내시험에서 충전재는 콘크리트와 토사로 채워져 있다. 주요 지보재인 록볼트의 충전재를 인공적인 재해를 방지하도록 설치한다. 본 논문에서는 록볼트 충전재인 그라우트재가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 밀봉패커를 개발하였으며 그로 인한 터널과 사면에서 시공 시 적용성과 역할을 평가하였다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제3권2호
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• pp.57-64
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• 2010

본 연구는 신설 터널 발파 시 기존 터널 거동 및 시설물 안전에 관한 연구로서 설계 당시에는 신설 터널의 안전성에 초점을 맞추다 보니 기존 터널 내부에 설치되어 있는 제연 팬 등과 같이 시설물의 안전성을 확보하기 위한 세부적인 설계에 있어서 다소 미흡한 면이 있었다. 기존 터널의 최근 10년간 교통사고 유형을 분석한 결과 주행 중인 차량 간 긴급 상황 및 상호 장애요소 발생 시 미처 대처하지 못해 발생하는 사고가 대부분인 것을 알 수 있었다. 이런 점을 감안하여 신설 터널 시점 부 및 본선 구간 발파 시 장약량을 최소화하였고 피난연결통로 굴착은 대구경 심빼기 발파공법으로 변경 시공하여 진동을 최소화함으로써 기존 터널 내부의 시설물 안전성을 확보하였다. 정량적 분석 방법으로서는 각종 계측기를 설치하여 신설 터널 주변 민가, 기존 터널 내부 및 제연 팬 주위에 설치하여 실시간 변위를 파악하여 교통류 차단 없이 정상 흐름을 확보하였다. 향후 대도심지에 위치하면서 기존 터널과 인접한 터널 설계 시 터널 내부 시설물 안전성 확보를 위해 발파 장약량, 발파공법 및 계측방법의 개선 방안을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.491-502
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• 2008

터널 주위에 다른 구조물이 인접하여 건설될 때 터널의 구조적인 안정성을 확보하기 위해서는 주변 지반의 일정범위를 원상태로 보전하여야 하며, 이와 같은 범위를 터널의 안전영역이라고 한다. 터널 교차지역에서 새로운 터널이 건설될 때 기존터널의 안정성을 확보하기 위한 주요 요인은 터널간 이격거리, 새로운 터널의 규모 및 굴착방법, 터널 주변지반의 조건, 기존터널의 라이닝 구조와 건전도 등이며, 새로운 터널이 기존터널의 상부에 근접하여 교차하는 경우 기존터널은 새로운 터널 방향으로 기존터널 상부에서 변형이 발생하고, 기존터널 주변지반의 아칭효과 손상, 그리고 새로운 터널에서의 활하중의 영향 등을 받게 된다. 반면에 새로운 터널이 기존터널 하부에서 굴착되는 경우 기존터널은 침하의 영향을 받게 된다. 본 연구는 새로운 터널이 기존터널의 하부에서 굴착될 때 수치해석을 통하여 안전영역을 평가하였으며, 모형실험을 통하여 지반의 거동특성을 파악하였다. 모형실험과 수치해석에 의하여 토압의 변화, 지반변위 및 내공변위를 상호 비교하였으며, 유사한 경향을 보이고 있다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.243-255
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• 2010

노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 따라서 일반 사면과 달리 대부분 보강 없이 굴착해야 하기 때문에 사면의 경사가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르(Pasir)에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 GPS에 의한 변위계측 및 해석을 수행하였다. 파괴시기를 예측하기 위해 계측자료에 대한 역변위속도 분석결과가 현장사면의 사례와 잘 일치하였으며, 이와 같이 불안정한 사면의 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 퍼지이론과 계층분석절차 기법을 접목하여 대규모 석탄 노천광산의 상대적 사면붕괴 위험도를 평가할 수 있는 GIS 분석모델을 제시하였다. 분석모델은 7개의 영향인자들(사면의 각도, 사면 높이, 지표수 영향, 굴착계획, 인장균열, 단층, 배후 저수지)을 동시에 고려하여 채굴적 연약사면의 상대적 붕괴 위험도를 평가할 수 있었다. 따라서 변위계측에 의한 사면파괴시점 예측과 사면붕괴 위험도 평가기법을 동시에 수행한다면 예측시기 및 파괴지점에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.327-343
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• 2004

터널 시공 도중이나 터널 굴착 직후 주지보재에 의한 보강 전에 터널막장 전방에 존재하는 연약암반 혹은 단층파쇄대로 인해 유발되는 터널막장의 붕괴사고가 빈번이 일어나고 있다. 기존의 지반탐사방법으로는 터널막장부근에 있는 연약암반이나 단층파쇄대를 찾기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하고 기존의 탐사방법들을 보완하기 위해 전자기파를 이용한 터널전방 예측방법을 제안하였다. 전기장의 특성을 고려한 Coulomb 및 Gauss 법칙을 이용하여 절리를 가지는 암반에서의 전기장을 해석하였다. 이를 바탕으로 터널막장 전방에 구형연약암반과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 각각 전기장해석을 수행하여 이론식을 도출하였다. 또한 개발된 해석기법을 작용하여 터널 전방에 구형연약이역과 단층파쇄대가 존재하는 경우에 대하여 예제해석을 수행하였다. 해석결과는 터널 전방에 부착된 몇 개의 전극에서 측정된 암반의 저항으로부터 역함수기법을 이용하여 터널 전방에 존재하는 연약지역의 등가 크기, 위치 및 성질을 정확하게 예측할 수 있음을 보여주었다. 암반에서의 전기저항 가탐심도는 터널막장의 크기, 자연전위 및 기타 전기적 신호에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다. 제시된 해석기법은 실내시험을 통하여 검증하였다. 가로, 세로, 높이가 각각 5cm인 콘크리트 블록 1800여 개를 가지고서 3방향 절리를 가진 암반상태를 구현하였고 터널 전방에 전기전도도가 콘크리트 블록보다 상대적으로 높은 물질을 이용하여 연약지반을 구현하였다. 모델링을 통한 실험결과는 해석결과와 거의 일치함을 보여주었다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.245-256
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• 2008

터널 주지보재의 하나인 강지보재는 굴착 후 숏크리트 또는 록볼트의 지보기능이 발휘되기까지 터널 굴착면의 안정을 도모하는데 매우 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 수평터널의 강지보재는 중력방향으로 설치되고 있으며 시공성 및 안정성 측면에서 모두 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 경사터널의 경우는 터널 벽면에 작용하는 주응력 방향과 중력방향이 서로 다르기 때문에 최적의 강지보재 설치방향은 수평터널에서의 중력방향과는 다를 수 있다. 본 연구에서는 수치해석 방법을 이용하여 경사터널 벽면에 작용하는 힘의 작용방향을 규명하였으며 그 방향이 최적의 강지보재 설치방향이 될 수 있다. 즉, 강지보재의 지보효율은 터널 변위가 발생하는 방향으로 저항하도록 설치하는 경우에 최대가 될 수 있다. 국내 터널설계기준에서 제안하고 있는 경사터널에서의 세 가지 강지보재 설치방향을 모델로 설정하여 단계별 해석을 통한 비교검토를 수행하였다. 연구결과 경사터널 벽면에서의 변위 발생각은 막장경사와 관계없이 모두 터널 굴착면에 수직한 방향과 유사한 각도로 발생하므로 경사터널에서의 강지보재는 터널 굴착면에 수직인 방향으로 설치하는 경우가 지보효율 측면에서 보다 유리한 것으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.5-14
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• 2004

최근 터널의 정보화 설계시공이 중요시 되어지고 있다. 암반구조의 복잡성으로 인해 사전에 예측 할 수 없었던 암반의 붕락이 발생하여, 붕락대책에 막대한 비용과 시간을 낭비하는 사례가 많다. 암반 불연속면의 복잡성을 사전 조사 단계에서 충분히 파악하거나 대책을 수립하는 것은 어렵다. 본 논문에서는 터널의 신 정보화 설계시공법을 제안하고, 현장에서 관찰한 불연속면 정보를 근거로 하여 극대단면 터널에 적용했다. 터널의 신 정보화 설계시공법을 위한 수치해석 프로그램은 범용성, 정밀성, 신속성, 편리한 사용성을 검토하여 새롭게 개발되었다. 극대단면 터널에서는 표준지보에 의해 지지할 수 없는 불안정 키블럭이 7개 존재하는 것이 판명되었다. 7개의 키블럭에 대해서는 굴착전에 추가 지보를 실시했다. 극대단면 터널에 있어서, 터널의 신 정보화 설계시공법을 위해서 새롭게 개발한 수치해석 프로그램을 사용하여 정확한 키블럭 추출이 가능한 것을 검증하였다. 사용하기 쉬운 사용자 인터페이스를 가지고 있는 본 컴퓨터 시뮬레이션 기법은 키블럭의 안정성 계산뿐만 아니라 추가보강대책공의 설계도 가능하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.51-60
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• 2013

말뚝 시공 시 선단 부분에 쌓이는 슬라임은 현장타설말뚝의 선단지지력을 감소시켜 구조물의 안정성에 큰 영향을 미친다. 슬라임의 존재 유무는 주로 다짐추 혹은 철근을 낙하시켜 판정하고 있으며, 이와 같은 방법은 주관적인 판단결과로 신뢰성에 한계가 있다. 본 논문에서는 물리탐사기법 중 하나인 전기비저항 특성을 활용하여 슬라임층의 존재 여부와 두께를 과학적이고 객관적으로 평가하는 방법을 제시하고자 한다. 슬라임층의 전기비저항 특성을 평가하기 위하여 기존에 개발된 온도보상형 전기비저항 프로브(TRP)를 활용하였으며, TRP의 형상은 원뿔형태로 직경은 표준콘 관입실험 장비와 동일하게 35.7mm이다. 현장타설말뚝 공법 중 P.R.D(Percusion Rotary Drill) 방법을 적용하고 있는 현장에서 실험을 수행하였으며 전기비저항의 결과를 이용하여 슬라임층의 두께를 평가하였다. 신뢰성 높은 분석을 도모하고자 현장 슬라임층을 이용하여 케이싱 효과, 시간경과 그리고 상대밀도에 따른 실내 실험도 추가적으로 수행하였다. 본 연구에서는 전기비저항을 이용하여 슬라임층 두께를 산정하는 방법이 합리적임을 보여주며, 추후 다양한 지층과 말뚝 시공 공법에 적용성이 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.1-12
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• 2016

TBM 시공 중에는 설계단계에서 예측하지 못한 지반과 조우할 수 있다. 그 중에서 TBM 굴진의 안정성을 저해하는 위험지반과 조우할 경우, 예상치 못한 문제로 인한 공사비 증가, 공기 지연 등으로 상당한 경제적 손실이 발생하게 된다. 따라서 시공 중 예상치 못한 리스크를 최소화하는 것은 TBM 프로젝트에서 매우 중요한 문제이다. 본 논문에서는 TBM 시공 중 막장전방의 위험지반을 사전에 예측하는 방안과 해당 위험지반으로 인해 발생 가능한 리스크 사건을 제시하였다. 또한 리스크 사건의 위험도를 평가하고, 대응이 필요한 리스크 사건에 대하여 대책공법을 제시할 수 있는 TBM 리스크 관리 시스템을 개발하였다. 먼저 TBM 굴진 중 안정성을 저해하는 위험지반들로 인해 발생 가능한 리스크 사건을 정리하였으며, 시공 중 막장전방의 위험지반을 예측하기 위한 방법으로 전기비저항 탐사기법을 활용하였다. 이렇게 예측한 위험지반에서 발생 가능한 리스크 사건의 위험도 평가는 위험지반 조우 시 리스크 사건의 발생확률과 리스크로 인한 다운타임의 크기에 대한 상호 영향도를 고려하여 수행한다. 평가 결과 등급에 따라 대응이 필요한 리스크 사건에 대하여 대책공법들을 제시하였으며, 여러 대책공법 중 최적의 대책공법을 객관적인 기준으로 선정하기 위하여 공사비와 공사기간 등을 속성으로 한 다기준 의사결정론을 활용하였다. 마지막으로 본 시스템의 검증을 위해 실제 리스크가 발생했던 EPB Shield TBM 현장에 개발 시스템을 적용하여, 시공 중 효과적인 리스크 관리를 통해 발생 가능한 리스크의 사전 대응이 가능함을 확인하였다.