• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.161-173
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• 2013

도심지와 같이 개발가능한 지역이 제한되어 있으면 기존 건물에 인접하여 지반을 굴착하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 경우 지반은 이완되고 따라서 토압에 따라 가시설 벽체에 변형이 발생하므로 인접 구조물의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 모형실험을 통하여 여러 가지 형태의 지반 굴착방법에 따른 인접 지반의 지표면 변위를 산정하고, 이를 수치해석에 적용하여 지표면 침하에 따른 구조물의 변형 양상을 연구하였다. 이렇게 얻어진 구조물 변형 형상 중에서 각 변위와 수평 변형율을 추출하여 최종적으로 인접 구조물의 손상 정도를 평가하였다.

• 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제19권4호
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• pp.315-327
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• 2019

Deep excavations for development of subway systems in metropolitan regions surrounded by adjacent buildings is an important geotechnical problem, especialy in Tabriz city, where is mostly composed of young alluvial soils and weak marly layers. This study analyzes the wall displacement and ground surface settlement due to deep excavation in the Tabriz marls using two dimensional finite element method. The excavation of the station L2-S17 was selected as a case study for the modelling. The excavation is supported by the concrete diaphragm wall and one row of steel struts. The analyses investigate the effects of wall stiffness and excavation width on the excavation-induced deformations. The geotechnical parameters were selected based on the results of field and laboratory tests. The results indicate that the wall deflection and ground surface settlement increase with increasing excavation depth and width. The change in maximum wall deflection and ground settlement with considerable increase in wall stiffness is marginal, however the lower wall stiffness produces the larger wall and ground displacements. The maximum wall deflections induced by the excavation with a width of 8.2 m are 102.3, 69.4 and 44.3 mm, respectively for flexible, medium and stiff walls. The ratio of maximum ground settlement to maximum lateral wall deflection approaches to 1 with increasing wall stiffness. It was found that the wall stiffness affects the settlement influence zone. An increase in the wall stiffness results in a decrease in the settlements, an extension in the settlement influence zones and occurrence of the maximum settlements at a larger distance from the wall. The maximum of settlement for the excavation with a width of 14.7 m occurred at 6.1, 9.1 and 24.2 m away from the wall, respectively, for flexible, medium and stiff walls.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2021

최근지반굴착 공사의 증가로 인해 지반침하사고 발생 가능성은 점점 높아지고 있지만, 지하안전관리에 관한 특별법 제정 등 제도적인 강화에도 불구하고 지반침하사고를 근본적으로 예방하는 것은 매우 어려운 실정이다. 도심지 지반굴착의 여러 사례를 살펴보면, 굴착 전에 다양한 정보를 활용해 예측했던 지반침하 거동특성은 시공 중에 확인된 결과와 무시할 수 없을 정도의 차이를 보이고 있다. 이러한 원인은 지반조건의 변화, 지반침하 예측방법의 한계, 설계와 착공 시기의 계절적인 차이, 현장여건을 고려한 공법의 변경 및 기타 다양한 사유에 의한 장기간의 공사 중지 등의 현장 여건 변경이 주요 원인으로 고려될 수 있다. 이에 대응하기 위한 방안으로, 다양한 시공정보를 통한 안전관리시스템 도입을 예를 들 수 있으나 아직까지는 굴착으로 인한 영향 및 위험도를 예측할 수 있는 시스템은 부재한 실정이다. 본 연구에서는 도심지 굴착사업의 설계·시공에 있어서 지반침하와 주변 구조물에 미치는 굴착 영향도를 사전에 예측하고 위험도 평가를 할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 과거에 획득된 현장계측 데이터를 통해 현재 및 장래 지하수위와 침하량 등을 예측할 수 있는 시계열 분석기법과 지반공학 데이터 시각화(Geotechnical Data Visualization, GDV) 기술을 적용하였다. 본 연구에서 개발된 웹기반 평가시스템을 통해 과거에 획득된 데이터를 이용하여 현재 및 장래 지하수위 변화 및 침하량 예측 등 굴착으로 인한 위험도 예측 및 관리가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.111-124
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• 1999

중요구조물에 인접하여 지하굴착을 수행할 경우에 지반변형을 정확히 예측하여 피해를 최소화하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 대규모의 지하수조에 인접하여 연약점성토 내에서 굴착이 수행될 때, 지반거동을 예측하기 위하여 지반조사와 실내토질실험과 함께 유한요소해석이 실시되었다. 이러한 예측과 현장계측을 통하여 흙막이벽체와 인접구조물의 거동 및 안정성이 검토되었다 지반변형에 대한 계측 및 예측결과의 비교에서 굴착공정 및 지하수위 강하를 해석시에 고려하는 것이 중요하다는 것을 보여주었다. 향후 더 좋은 예측을 위해서는 해석방법의 개선이 요구되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권6호
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• pp.635-642
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• 2018

Braced excavation systems are commonly required to ensure stability in construction of basements for shopping malls, underground transportation and other habitation facilities. For excavations in deposits of soft clays or residual soils, stiff retaining wall systems such as diaphragm walls are commonly adopted to restrain the ground movements and wall deflections in order to prevent damage to surrounding buildings and utilities. The ground surface settlement behind the excavation is closely associated with the magnitude of basal heave and the wall deflections and is also greatly influenced by the possible groundwater drawdown caused by potential wall leakage, flow from beneath the wall, flow from perched water and along the wall interface or poor panel connections due to the less satisfactory quality. This paper numerically investigates the influences of excavation geometries, the system stiffness, the soil properties and the groundwater drawdown on ground surface settlement and develops a simplified maximum surface settlement Logarithm Regression model for the maximum ground surface settlement estimation. The settlements estimated by this model compare favorably with a number of published and instrumented records.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5C호
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• pp.239-250
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• 2009

본 논문에서는 지반의 지반조건, 굴착특성 및 지층구성을 고려한 터널굴착 유발 주변지반의 침하 및 수평변위에 대한 거동특성을 수치해석적 방법으로 조사하였다. 이를 위해서 먼저 지반변위 예측방법에 관한 관련 사례조사 및 문제점분석을 수행하고, 이를 바탕으로 한 수치해석적 매개변수연구를 수행하였다. 이러한 사례조사의 분석결과는 지반조건에 따른 주변 지반변위의 특성을 일차적으로 파악하기 위해 이용되며, 또한 기존방법의 문제점을 파악함과 동시에 수치해석적 매개변수연구를 위한 기초자료로서 활용된다. 수치해석적 매개변수연구는 먼저 굴착유발 주변 지반변위 계측이 신뢰성 있게 측정된 사례를 토대로 시뮬레이션을 실시하여 수치해석상 필요한 접근방법 및 적합한 지반모델을 설정하고, 이를 토대로 지반조건, 굴착 특성 및 지층구성을 달리한 매개변수 연구를 수행하였다. 이러한 과정을 수행한 후 굴착으로 인한 주변지반의 침하 및 수평 지반변위가 변해가는 과정을 종합적으로 분석하여 그 거동을 파악하였다.

• 한국안전학회지
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• 제13권3호
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• pp.135-142
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• 1998

This paper is to investigate the failure surface and modes in a soil mass by a excavation of the model ground. To study the failure surface for the excavated slope, centrifugal model tests were performed by changing the angle of the excavated slope(50, 75, $90^{\circ}$) and the ground condition($D_r$=60, 90%, dry and submerged ground). Excavation was simulated during the centrifuge tests by operating a valve that allowed the zinc chloride solvent to drain from the excavation. Results of model tests were compared with those obtained with theoretical solutions using limit equilibrium analysis method. The results of model tests show that, there is a failure to create a straight line in the low angle of excavated surface and a create a circle as the angle increases. Also, as the angle of excavated surface is increasing, the angle of the failure surface increases. The failure length in the submerged ground increases approximately 1.10~1.34 times more than that of the dry ground.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4C호
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• pp.153-162
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• 2009

본 논문은 지반굴착으로 인해 발생된 인접지반에서의 진행성 지반변위가 구조물에 미치는 영향을 구조물 및 지반의 특성을 달리하면서 지반-구조물 상호작용이 고려된 상태에서 조사한 것이다. 지반굴착에 의해 발생된 진행성 지반변위에 노출된 4층 및 2층의 블록식구조물이 서로 다른 조건의 지반위에 위치할 때 발생되는 구조물 거동이 수치해석을 통해 조사된다. 수치해석을 위한 구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 크랙이 발생될 수 있도록 모델링되었다. 굴착유발 진행성 지반변위에 노출된 4층 및 2층의 블록식구조물의 거동은 지반변위의 진행단계에 따라 조사되며, 이로부터 얻어진 거동특성은 구조물이 지반굴착의 최종단계에서 일어나는 지반변위에 일시에 노출될 때 발생하는 구조물의 거동특성과도 비교된다. 서로 다른 구조물 특성 및 지반조건을 가진 구조물이 진행성 지반변위 및 최종 지반변위에 노출될 때 발생하는 거동비교는 구조물에 발생한 크랙의 분포정도 및 변형크기를 고려하면서 조사되며, 이러한 비교로부터 얻어진 결과는 지반굴착으로 인해 유발되는 인접구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.731-742
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• 2018

최근 도심지에서 기존터널 상부에 구조물을 신설하는 경우가 증가하고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서는 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 터널에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 터널의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악하여야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부지반 굴착 및 신설 구조물로 인한 하중이 기존터널에 미치는 영향을 대형 모형시험과 수치해석으로 통하여 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 모형시험과 수치해석을 수행하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지하고 지반굴착, 구조물 하중의 폭을 변화하여 그에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어져 굴착 저면과 기존터널이 가까울수록 더 큰 영향이 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격 거리에서 기존터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 증가하는 것을 확인하였고, 지중응력은 최대 2.4배까지 증가하는 것을 확인하였다. 이로부터 건물하중 폭이 증가하면 지중응력의 증가 영향으로 기존 터널에 영향을 주는 것을 확인하였고, 기존터널을 중심으로 신규하중의 재하 폭이 터널직경의 3배 이상으로 이격되면 지중응력의 영향이 감소하는 것을 확인하였다.