• Geomechanics and Engineering
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• 제22권6호
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• pp.497-507
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• 2020

This paper presents the results of a three-dimensional numerical investigation into the effect of new tunnel construction on structural performance of existing tunnel lining. A three-dimensional finite difference model, capable of modelling the tunnel construction process, was adopted to perform a parametric study on the spatial variation of new tunnel location with respect to the existing tunnel with emphasis on the plan crossing angle of the new tunnel with respect to the existing tunnel and the vertical elevation of the new tunnel with respect to the existing one. The results of the analyses were arranged so that the effect of new tunnel construction on the lining member forces and stresses of the existing tunnel can be identified. The results indicate that when a new tunnel underpasses an existing tunnel, the new tunnel construction imposes greater impact on the existing tunnel lining when the two tunnels cross at an acute angle. Also shown are that the critical plan crossing angle of the new tunnel that would impose greater impact on the existing tunnel depends on the relative vertical location of the new tunnel with respect to the existing one, and that the overpassing new tunnel construction scenario is more critical than the underpassing scenario in view of the existing tunnel lining stability. Practical implications of the findings are discussed.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.307-324
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• 2006

본 논문에서는 운영중인 터널에 인접하여 신설터널이 시공되는 경우 터널간 상대적인 위치관계에 따른 기존터널의 라이닝에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 신설터널이 인접하여 시공되는 조건에 대해2차원 및 3차원 유한요소해석을 통해 매개변수 연구를 수행하여, 신설터널의 상대적 위치 및 굴진에 따른 기존터널 라이닝의 유발된 단면력과 변형형상의 변화경향을 분석하였다. 신설터널은 기존터널의 상부 또는 하부에 시공되는 경우 그 영향이 가장 크게 작용하는 것으로 나타났으며 측벽방향으로 수평하게 시공되는 조건이 가장 안정적으로 분석 되었다. 한편 기존터널과 교차하여 시공되는 경우 기존터널의 상부보다 하부에 신설터널이 시공될 때의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.347-356
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• 2006

기존의 단선터널에 근접하여 신설터널의 시공시 기존터널의 안정성 확보를 최우선하기 위해 건전도 평가를 반영한 안정성 검토 수행 및 터널의 안전확보를 위해 검토 반영된 사례를 분석하였다. 건전도 평가결과 및 근접도 구분에 따른 신설터널에 대한 대책으로 선대구경수평심발과 Line Drilling을 병용하고 민가구간은 무진동암파쇄공법을 적용하여 진동과 소음을 허용치 이내로 제어하였다. 또한 신설터널 시공중에 발생할 수 있는 기존구조물에 대한 영향을 평가하여 열차의 운행과 사용중인 구조물의 안정성 확보를 위하여 Basset System을 계획하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.152-164
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• 2007

근래 철도를 이용한 물동량과 여객의 증가로 인하여 선로용량을 증대시키고 운영철도의 고속화를 추진하면서 기존 철도노반을 개량하는 건설공사가 많이 진행되고 있다. 이와 관련하여 기존노반과 인접하여 터널공사가 진행되는 경우가 종종 있으며 경우에 따라서는 터널폭 이내로 기존시설물과 근접되어 터널이 계획되는 경우도 있다. 공용중인 터널에 근접하여 터널을 계획하는 경우에는 기존터널에 미치는 영향을 검토하고 필요시 대책을 강구하여야 한다. 설계시 주요 검토사항으로는 시공시의 발파진동으로 인한 기존터널에 미치는 영향, 근접굴착으로 인한 기존터널의 안정성 확보 여부, 운행시 열차진동에 대한 영향분석으로 구분할 수 있다. 본고에서는 기존터널의 특성을 고려하여 국내외 기준 및 문헌을 통한 허용발파진동 선정 및 굴착계획 수립, 수치해석에 의한 안정성 분석, 경험식에 의한 열차진동의 영향 분석을 수행하였다.

• 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.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.10-27
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• 2008

When the ground is excavated adjacent to the existing tunnel, which is loaded by the surcharge on the ground surface, the tunnel stability would be very sensitive to the deformation of the ground induced by the horizontal displacement of braced wall. The stability of the existing surcharged tunnel could be controlled by pre-loading on the braced wall. In this paper, it was investigated, if it would be possible to keep the existing surcharged tunnel stable by preventing the horizontal displacement of a braced wall by imposing the pre-loading during the ground excavation. For this purpose, large scale model tests were performed in a scale 1/10 at the test pit which was 2.0m in width and 6.0m in height and 4.0m in length. Isotropic test ground was constructed homogeneously by wet sand. Model tunnel was constructed in the test ground. Surcharge was loaded on the ground surface above the tunnel. During the tests, the behavior of model tunnel and model braced wall was measured. Numerical analyses were also performed in the same condition as the tests. And their results were compared to that of the model tests. Consequently, the effect of a surcharge could be compensated by imposing the pre-loading on the braced wall. The existing tunnel and the braced wall could be kept stable by preventing the horizontal displacement of the braced wall through pre-loading, although the tunnel is surcharged.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.640-655
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• 2018

최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.33-50
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• 2011

최근 기존 도로의 확장에 대한 요구와 논의가 많아지고 있어 도심지와 산악지에 위치한 기존 터널의 확장에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 터널 확장 계획 시에는 기존 터널을 최대한 활용한 시공방법과 안정성의 확보 방안에 대한 연구 및 고찰은 필수적이다. 본 연구에서는 시공 중인 2차로 도로터널의 3차로 확장 설계 내용을 이용하여 터널 확장시 주요 고려사항인 선형 계획, 터널 확장 방안, 굴착 방법, 보강계획 등을 제안하였다. 본 연구를 통하여 향후 터널 확장 설계시 보다 나은 기술적인 접근을 위한 방향제시 및 기술 향상을 도모할 수 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권2호
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• pp.103-112
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• 2020

The dynamic response of crossing tunnels under heavy-haul train loads is still not fully understood. In this study, based on the case of a high-speed tunnel underneath an existing heavy-haul railway tunnel, a model experiment was performed to research the dynamic response characteristics of crossing tunnels. It is found that the under-crossing changes the dynamic response of the existing tunnel and surrounding rock. The acceleration response of the existing tunnel enhances, and the dynamic stress of rock mass between crossing tunnels decreases after the excavation. Both tunneling and the excitation of heavy-haul train loads stretch the tunnel base, and the maximum tensile strain is 18.35 µε in this model test. Then, the measured results were validated by numerical simulation. Also, a parametric study was performed to discuss the influence of the relative position between crossing tunnels and the advanced support on the dynamic behavior of the existing tunnel, where an amplifying coefficient of tunnel vibration was introduced to describe the change in acceleration due to tunneling. These results reveal the dynamic amplifying phenomenon of the existing tunnel during the new tunnel construction, which can be referred in the dynamic design of crossing tunnels.