• 터널과지하공간
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• 제9권1호
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• pp.48-55
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• 1999

터널에서 콘크리트 라이닝은 미관상의 개선과 지하수 침투방지 목적 이외에 하중지지를 분담하는 보조적 역할을 수행하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 터널 라이닝에 발생한 균열이나 변형이 단순하게 사용재료나 시공상의 결함에 기인하는 것인지, 혹은 구조적으로 외력 등이 작용하여 생겨난 현상인지 규명하는 작업은 터널 안전성 확보 측면에서 매우 중요하다. 또한 원이 규명결과와 그 외 관찰 가능한 현상을 기초로 하여 터널의 건전도를 평가하고, 최종적으로 보수보강이 요구되는 경우 적절한 대책을 제시할 필요가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 필요성에 따라 라이닝과 노반의 주요 변상현상 및 주변환경조건에 근거한 변상원인의 추론, 터널 건전도 평가, 보수보강대책 제시 등의 기능을 갖춘 터널 건전도 평가시스템을 개발하였다. 이 시스템은 라이닝의 변상을 크게 외력에 의한 변상, 재질 열화, 및 누수는 균열의 혀태와 특닝을 이용해 원인을 규명하였다. 그리고 실제 적용되고 있는 기준들을 조사하여 시스템에 반영함으로써 사용자가 입력한 내용과 추론결과에 따라 터널에 대한 건전도를 평가하고 적절한 보수보강대책을 제시하는 과정을 추가하였다. 개발된 시스템에 터널 변상 사례를 입력하여 얻은 결과와 동일 사례에 대한 전문가의 판정을 비교함으로써 외력에 의한 변상의 경우 인공신경망을 이용한 원인추론이 가능함을 확인할 수 있었다. 또한 라이닝 및 노반의 변상현상 뿐만 아니라 터널 시공조건 및 주변환경조건이 함께 주어졌을 때 더욱 정확한 결론을 얻을 수 있었으며, 원인 추론 및 건전도 평가결과를 기초로 구체적이고 효율적인 보수보강 대책을 제시할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.133-144
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• 2004

NATM터널 시공 중 강관이나 FRP관을 이용하여 터널 막장을 선행보강하는 방법은 RPUM이나 UAM 등으로 알려져 있으며, 얕은 터널 및 연약지반내 터널 굴착 시 굴진면의 안정성을 확보해주거나 지반 침하를 감소시켜주는 역할을 한다. 특히 굴진지반이 연약하여 자립이 어려운 경우 최근에는 굴진면 천단뿐 아니라 굴진면 수평보강을 실시하여 굴착에 따른 터널안정을 확보하게 된다. 일반적으로 터널굴착이 진행됨에 따라 굴진면 전후에는 종방향 아칭현상이 발생하며 이는 NATM 터널 지보재 작용원리의 근간이 된다. 따라서 터널 천단과 굴진면 수평보강을 실시하는 경우도 굴진에 따른 종방향 아칭의 관점에서 해석되어야 하나 이에 대한 연구는 현재까지 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 토사터널 굴진면에 RPUM(천단보강)이나 굴진면 수평보강이 실시된 경우, 종방향 아칭특성을 2차원 실내시험을 통해 살펴보았다. 실험결과, 연직토압의 변화를 토대로 한 종방향아칭 영향범위는 무보강의 경우 굴진면 전${\cdot}$후방으로 각각 2.5D와 1.5D(D는 터널직경), 천단보강 및 수평보강의 경우 2.0D와 1.5D, 천단과 수평보강이 동시에 적용된 경우는 2.0D와 1.0D까지로 측정되어 굴진면 보강에 따라 아칭의 영향범위가 감소함을 알 수 있었다. 반면 연직토압의 변화량은 굴진면 보강에 따라 증가하는 것으로 나타나 역학적으로 천단 및 수평보강재가 터널의 안정에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.187-194
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• 2010

산악터널과 달리 도심지 지하도로는 대부분 평야지대에 위치하고 충적층이 두껍게 분포하고 있으며 특히 터널 입 출구부는 병렬터널로 분기되는 지점인 동시에 하향굴착을 하는 관계로 터널 시 종점의 위치선정에 따라 공사비에 미치는 영향이 매우 크게 된다. 또한 병렬터널의 필라폭(PW)은 지하 보상비와 직결되기 때문에 병렬터널의 안정을 확보하면서 동시에 최소의 필라폭(PW)으로 터널을 계획하여야 한다. 국내 도로터널의 필라폭(PW)은 일반적으로 1.5D(D: 터널 최대폭)를 기준으로 하며 일부 터널의 경우 입 출구부 극히 한정된 구간에서만 1.5D(D : 터널 최대폭)이내의 필라폭을 적용한 사례가 있으나 보상비 문제가 아닌 선형계획측면에서 불가피하게 발생한 사례들이다. 본 논문은 NATM형식으로서 국내최초 도심지 지하도로 설계사례를 통해 선형 계획단계에서부터 지하 보상비 및 지반특성을 함께 고려하여 적정 필라폭을 설계한 사례를 소개하고 도심지 병렬터널의 적정 필라폭 결정방법에 대해 기술하였다. 적정 필라폭 결정은 설계 및 시공사례 분석과 수치해석을 통한 강도 감소법과 강도/응력비 방법을 이용하였으며 터널간 초근접으로 인해 필라의 안정성이 불량한 터널 입 출구부는 안정성 확보를 위한 보강방법을 제시하고 수치해석을 통해 안정성을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.51-57
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• 2011

국내 강원도 지역에 광범위하게 분포하고 있는 불규칙한 석회암 공동(空洞)은 구조물의 사용성 저하 및 붕괴 등 예기치 못한 사고를 유발할 수 있다. 따라서 석회암 공동분포지역에서는 구조물의 기초지지력 증진을 위한 적절한 지반보강공사가 요구되며, 환경오염 문제를 최소화할 수 있어야 한다. 일반적으로 석회암 공동의 기초지지력 확보를 위해 시공하는 R.J.P(Rod Jet Pile) 공법은 주입재료를 시멘트모르타르를 사용하지만, 석회암 공동의 특성상 공동을 통한 시멘트성분의 유출로 인근지역의 식수오염과 양어장의 송어폐사가 발생하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 국내 외 적용가능한 보강공법들을 비교 검토하였으며, 실내시험을 통해 주입재료를 선정하였다. 또한, 1, 2단계로 구분하여 시공하고 선정된 보강재료 주입을 통해 저유동성 재료를 사용하는 비배출압밀공법을 한단계 향상시킨 몰탈압입공법을 제안하고 시험시공을 하였다. 시험시공 동안 인근지역 양어장의 수질변화가 거의 발생하지 않았으며, 시공위치에서 코어를 채취하여 압축강도를 측정한 결과 기준강도 5 MPa 이상으로 구조물의 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 분석되었다. 따라서 몰탈압입공법은 주변 수질환경에 대한 친환경성을 확보함과 동시에 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 검토 되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.17-23
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• 2007

이상적인 보강토옹벽을 구축하기 위해서는 시공중 벽체는 지반의 변형을 수용하고, 보강재의 인장력 발달을 도모하기 위해 안정성이 허용하는 한 연성이어야 하나 구축 후 공용중에는 안전성과 내구성 및 미관 등을 위해 충분한 강성을 가져야 한다. 따라서, 시공중과 구축 후 공용중 벽체의 조건이 상반되므로 국내에서 주로 시공되고 있는 현행 시공방법으로는 이 두 가지 조건을 충족시키기는 미흡한 점이 많다. 이를 충족시키기 위해서는 단계시공에 의해 일체형 강성벽체를 갖는 보강토옹벽 시스템이 필요하다. 사례 분석과 문헌조사 결과에 의하면, 단계시공에 의해 보강토옹벽을 구축하는 방법을 통해 기초지반 및 뒤채움재에서 발생하는 큰 변형을 벽체의 안정성과 관계없이 수용할 수 있고, 또한 보강토체의 변형유도로 보강재의 인장력 발달을 도모하여 보강효과의 극대화가 가능한 것으로 나타났다. 또, 일체형 강성벽체를 갖게 될 경우 주동영역에서의 구속압이 커져 국부전단파괴의 가능성이 적고, 보강재의 인발파괴의 가능성이 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서, 단계시공에 의한 방법으로 일체형 강성벽체를 갖는 보강토옹벽은 보강토 이론에 충실하고, 안정성과 내구성이 탁월하므로, 향후 국내에서 철도 및 교대 분야 등에도 활용될 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권9호
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• pp.47-53
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• 2010

본 연구는 최근 개발된 실리카졸 그라우트재의 압축강도 특성을 규명한 것으로써 연구에 사용된 그라우트재는 3차원 겔형성재인 실리카졸 그라우트재와 규산나트륨 그라우트재에 대한 공학적 특성을 비교하기 위하여 일축압축강도시험(호모겔, 샌드겔), 투수시험, 휨강도시험등을 통해 강도 특성과 친환경성을 규명하고자 하였다. 실리카졸 그라우트재가 규산나트륨 그라우트재보다 초기(72시간 이내)에 일축압축강도가 3~5배 이상의 고강도로 증진되고 있음을 확인하였다. 샌드겔과 호모겔의 재령 28일의 일축압축강도로 비교 시 실리카졸 그라우팅제의 경우 샌드겔이 호모겔에 비해 약 1.3배 정도 강도가 높게 측정되었고, 이는 실리카졸의 경우 실제로 지반에 주입되어 사용되었을 경우 고강도를 발휘하는 특성이 있기 때문으로 추정된다. 투수시험 결과 실리카졸이 차수성면에서 현장에 적용하는데 무리가 없다고 판단되어 차수성을 요구하는 현장에 적용이 가능하다고 판단된다. 휨강도시험결과 그라우팅제용 실리카졸은 최종 28일 강도의 경우 규산나트륨 그라우팅제에 비해 3배 이상의 차이를 보이고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.361-374
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• 2018

최근 국내에서 공용중인 국도터널의 효율적 관리를 위해 IT 기반의 터널 통합관리 시스템을 구축하여 운용 중에 있다. 이 시스템은 지진에 대한 관리 기능이 포함되어 있지 않기 때문에 지진에 대한 신속한 대응과 내진 보강 대상 구간을 선별하는 것이 불가능하다. 특히, 1999년 이후부터 설계 및 시공된 터널은 재현주기 1000년(붕괴방지수준)을 기준으로 내진설계가 되어 있기에 이 이상의 지진이 발생할 경우 구조물에 대한 안정성은 별도의 평가가 필요한 실정이다. 그러나 다양한 지진규모에 대해 안정성 평가를 수행하려면 물리적으로 많은 시간이 소요되므로 보다 간편하게 평가할 수 있는 방법이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 지진에 대한 평가를 간편하게 수행할 수 있는 경험적 간편식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 1차원 지반응답해석을 수행하여 지반 변위를 계산하였고, 응답변위법의 2가지 방법(해석해와 수치해석)을 사용하여 지진 시 터널의 안정성을 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.21-28
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• 2009

최근 고속철도, 지하철, 댐, 항만, 고속도로, 도심지의 주상복합건물 등 대형 건설공사가 진행되면서 약액주입공법, 고압분사주입공법, 혼합처리공법 등이 다양하게 적용되고 있으나 침투성, 강도, 내구성, 환경성, 주변지반의 융기, 지하매설물에 대한 영향, 산업폐기물발생 등 많은 문제점이 지적되어 왔다. 이에 본 연구에서는 특수 주입선단장치 및 변성실리케이트 재료를 개발하여 주입재료의 혼합이 용이하고 주입중 주입재의 역류 및 주입노즐의 막힘이 없이 연속작업이 가능하며, 분말도 $6,000cm^2/g$이상인 마이크로시멘트를 사용 침투효과를 증가시켰다. 또한, 겔형성반응재는 내구성과 환경성에 영향을 끼치는 $Na_2O$ 함량을 대폭 낮춘 변성실리케이트를 개발하여 지하수에 의한 용탈현상을 최소화하고, 장기의 고강도, 고침투, 고내구성, 친환경성이 요구되는 곳에 적합한 마이크로 무기질급결재를 개발하여 실용화에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 일축압축강도, 투수성, N치 및 TCR, RQD 등이 개선됨을 알 수 있었으며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 특수 주입선단장치를 활용한 다양한 현장적용성 시험을 추후 시행하여 타공법과 공학적 특성을 비교, 검토하고자 한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.880-894
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• 2010

고속철도교의 기초로 많이 사용되고 있는 매입말뚝에서 천공으로 이완된 지반과 말뚝 사이의 충전재로서 기존 포틀랜드 시멘트계는 쏘일시멘트 강도가 낮고 시멘트 용출로 인한 지하수 오염, 희석 및 일수현상으로 인한 지표부 지반의 이완, 수평 저항성의 감소 및 내구성의 저하, 하중분담효과의 저하 등 안정성 확보 문제와 환경오염 문제를 내포하고 있었다. 특히, 고속철도교의 경우 열차진동, 급정거시 충격수평력 작용, 지진 등 일반 구조물 기초와는 달리 다양한 측면에서 안정성 확보가 필요하며, 기초 시공 분야도 저탄소 녹색성장이라는 친환경 기조의 시대적 요구사항을 고려해야 하는 실정이다. 더불어 경제성 및 공기 단축 등 시공성 확보까지 가능한 새로운 미래형 친환경 기초공법의 개발이 필수적이다. 따라서 기존 공법의 내구성 및 내진성, 내수평성을 개선하고, 환경오염을 최소화 할 수 있도록 새로운 충전재료의 개발과, 시공방법의 개선을 통해 구조적 안전성과 환경적 저해요소를 최소화하기 위한 다양한 시험 및 기초연구를 실시하였다, 이를 위해 수중불분리성과 고유동성, 고점성, 고침투성, 조강성 등을 동시에 가지는 신개념의 고성능 다기능의 충전재를 활용하여 기존의 시멘트계 충전재와의 적용성 비교시험을 실시하였다. 그 결과 기존 매입말뚝 공법 및 마이크로 파일 기초에 적용하였을 경우 연직지지력, 수평저항력 등 많은 측면에서 뛰어난 적용성을 보이고 있어 향후 다양한 추가 연구를 통해 새로운 친환경 기초로의 개발도 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.137-146
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• 2005

본 연구에서는 전국의 299개 철도연변 사면에 대한 현장 조사를 통해 사면의 파괴 유형 및 보강 실태를 분석하고, 조사된 사면 중 절취 토사사면으로 분류된 14개의 사면에 대하여 강우의 영향을 고려한 안정성 해석을 수행하였다. 표층유실 형태의 얕은 파괴를 검토하기 위해 강우에 의해 지표에 임시적으로 형성되는 지하수위를 가정한 무한사면해석을 수행하였으며, 유한요소법을 적용한 침투해석 결과와 지하수위를 지표 근처로 가정하는 방법을 통해 강우를 고려한 한계평형해석을 수행하였다. 기존의 파괴 기록과 안정성 해석으로 예측된 파괴 형태를 비교함으로써 적용된 해석방법들의 적합성을 평가하였다. 철도연변의 절취 토사사면에서는 얕은 깊이의 표층파괴가 주로 발생하였으나, 한계평형해석법으로는 이를 적절히 예측할 수 없었다. 강우에 의한 표층파괴를 보다 합리적으로 예측하기 위해서는 강우에 의한 안정성 저하 효과로서 모관흡입력의 감소로 인한 간극수압의 증가뿐만 아니라, 지반의 침투능보다 큰 강우로 인해 발생하는 표면 유출수에 의한 침식을 고려할 수 있는 새로운 해석기법의 개발이 요구된다.