• 대한토목학회논문집
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• 제31권4C호
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• pp.147-154
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• 2011

현재 NATM 터널의 설계 시 지반하중을 시공중에는 숏크리트, 강지보재 및 록볼트로 구성된 1차지보재가 부담하고, 장기적으로 1차지보재는 기능을 상실하고 2차지보재인 콘크리트라이닝이 부담하는 것으로 간주하는 것이 일반적이다. 그러나, 지반조건이 불량한 경우에 적용되는 강지보재는 숏크리트로 피복되어 있어 부식가능성이 작으므로 장기적으로 기능이 완전히 손실된다는 것은 지나치게 보수적인 개념이다. 숏크리트의 경우에도 장기적으로 열화가 진행되는 것은 사실이지만 하중지지 능력이 완전히 손실된다고 간주하는 것 역시 매우 보수적인 개념이다. 본 연구에서는 이론식 및 수치해석을 통하여 1차지보재가 장기적으로 지지할 수 있다고 판단되는 합리적인 지보압과 허용 이완하중고를 산정하였으며, 산정된 1차지보재의 지보압을 고려하였을 경우 콘크리트라이닝의 단면력 변화에 대하여 분석하였다. 검토 지반조건은 지하철 저토피터널을 대상으로 하였으며 주변 지반조건은 풍화암과 연암인 경우에 대하여 분석하였다. 검토결과 강지보재의 지보압을 고려할 경우 콘크리트라이닝의 경제적인 설계가 가능한 것으로 분석되었다.

• 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권6호
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• pp.513-521
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• 2020

In this paper, due to the need for cutting cement-soil group pile composite foundation under the 7-story masonry structure of Zhenghe District and the shield tunnel of Zhengzhou Metro Line 5, a field test was conducted to directly cut cement-soil single pile composite foundation with diameter Ф=500 mm. Research results showed that the load transfer mechanism of composite foundation was not changed before and after shield tunnel cut the pile, and pile body and the soil between piles was still responsible for overburden load. The construction disturbance of shield cutting pile is a complicated mechanical process. The load carried by the original pile body was affected by the disturbance effect of pile cutting construction. Also, the fraction of the load carried by the original pile body was transferred to the soil between the piles and therefore, the bearing capacity of composite foundation was not decreased. Only the fractions of the load carried by pile and the soil between piles were distributed. On-site monitoring results showed that the settlement of pressure-bearing plates produced during shield cutting stage accounted for about 7% of total settlement. After the completion of pile cutting, the settlements of bearing plates generated by shield machine during residual pile composite foundation stage and shield machine tail were far away from residual pile composite foundation stage which accounted for about 15% and 74% of total settlement, respectively. In order to reduce the impact of shield cutting pile construction on the settlement of upper composite foundation, it was recommended to take measures such as optimization of shield construction parameters, radial grouting reinforcement and "clay shock" grouting within the disturbance range of shield cutting pile construction. Before pile cutting, the pile-soil stress ratio n of composite foundation was 2.437. After the shield cut pile is completed, the soil around the lining structure is gradually consolidated and reshaped, and residual pile composite foundation reaches a new state of force balance. This was because the condensation of grouting layer could increase the resistance of remaining pile end and friction resistance of the side of the pile.

• 터널과지하공간
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• 제9권3호
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• pp.185-193
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• 1999

본 연구에서는 2개 터널의 교차부에 설치된 교량에 이동차량하중이 작용될 때 동적해석결과를 제시하였다. 이와 같은 터널내에 위치한 교량은 매우 회귀한 사례로서 구조물의 동적특성은 통상적인 것으로 가정할 수 없을 것이다. 본 연구에서 조사한 교량은 서울 남산1호터널과 남산2호터널의 교차부에 설치된 철근콘크리트교이다. 교차부는 강구조물로된 가시설구조물에 의해 지지되며 이는 2호터널내의 라이닝이 교체되는 기간 동안에 설치될 것이다. 동적해석은 범용유한요소해석 프로그램인 SAP2000을 이용하였다. 이때 구조물, 터널의 라이닝 그리고 주변 암반은 3차원입체요소에 의해 표현되었으며 터널에서 방사되는 탄성파에너지를 모의하기 위하여 외부경계에 점성감쇠장치를 설치하였다. 주행속도에 따른 몇 가지 차량형태를 해석에서 고려하였다. 차량하중을 포함한 유한요소모델은 계측된 속도와 계산된 최대질점속도를 비교하여 검증되었다. 해석으로부터 이 교량에 대한 충격계수는 0.21로 추정되었다. 그러므로 이와 같은 교량구조물의 설계시 충격계수는 설계시방서에서 정한 상한값을 사용할 경우 안전측일 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.49-57
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• 2008

라이닝 작용수압과 유입량은 지하수 수위 아래 혹은 하 해저터널 설계시 중요하게 고려되어야할 수리요소이다. 이 요소들은 수심, 심도, 수리경계조건의 영향을 받는다. 본 논문에서는 각 설계요소가 라이닝하중과 유입량에 미치는 영향을 수치해석적 도구를 이용하여 살펴보았다. 수심영향해석은 심도 30 m에 건설된 마제형 터널에 대하여 수심과 라이닝/지반 상대투수계수 비를 다양하게 변화시켜 조사하였고, 심도영향 해석은 수심 60 m의 터널에 대하여 심도 및 라이닝/지반 상대투수계수 비를 변화시켜 해석하였다. 해석결과 수리경계조건과 상관없이 수심 및 심도가 증가함에 따라 지반하중이 증가하였다. 이는 배수터널은 침투력의 영향으로, 비배수 터널은 정수압의 영향으로 수두가 증가함에 따라 지반하중이 증가함을 보여준 것이다. 수심, 심도의 증가에 따라 유입량은 선형적으로 증가하였으며, 라이닝/지반 상대투수계수비와 유입량관계는 펼쳐진 S자 곡선(stretched S-curve)형태로 나타남을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.447-458
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• 2023

본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 하중과 부재저항의 확률적 특성뿐만 아니라 경계조건의 변동성을 고려한 비교모델을 선정하고 신뢰성해석을 수행하였으며, 파괴확률 산정 및 구조안전성 검토를 통해 한계상태설계의 적정성에 대해 분석을 수행하였다. 이러한 지반 정수의 확률특성치를 고려한 해석을 위해 지반스프링계수는 Muirwood식을 적용하여 정량적 값을 산정하여 Mean값으로 고려하였고, 변동계수는 기존 연구자료를 토대로 지반 경계조건 변화에 따른 검토대상 모델들을 선정하였다. 이러한 모델들에 대한 구조해석과 MCS기법을 적용한 신뢰성분석을 통해 파괴확률과 신뢰성지수를 산정하여 지반경계조건 변화에 따른 파괴확률의 변화를 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.113-126
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• 2024

NATM 터널에서 숏크리트의 응력측정은 계측기기의 신뢰도를 검증할 방법, 절차, 규정 등에 관한 연구 부족으로 인해 터널현장에서는 성능검증 없이 숏크리트 응력계가 설치 및 관리되고 있다. 본 연구에서는 일체형 및 셀타입 숏크리트 응력계의 외관검사, 구조·기능검사를 통해 불량 원인 및 문제점을 파악하고, 성능검사는 1차 시험으로 센서에 직접 하중을 재하하는 방식으로 하고, 셀타입 숏크리트 응력계는 KOLAS인증을 받은 성능검증장치를 국내 최초로 개발하여 성능검사를 실시하였다. 2차 시험으로 콘크리트 몰드시험을 통하여 일체형 및 셀타입 숏크리트 응력계의 구조적인 문제점을 파악하고 개선방안과 성능검증 절차를 제시하였다. 본 연구는 향후 숏크리트 응력계의 성능검증을 위한 규정 마련과 현장에서 계측기기를 선정하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1991년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.84-90
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• 1991

Underground structures usually consist of rock masses or concretes which can be cracked or have cracks. This study aims to develop an analysis program which can deal with the effect of discontinuous behavior due to those cracks using the block theory. It is assumed that rock masses form blocks along the discontinuity lines, and deformation within the block is relatively small. The behavior of discontinuity plane of the structures is divided into sliding along the discontinuity plane. separation of discontinuity by tensile force, and degradation of asperity angle of discontinuity plane by external force with sliding of rock Basses. These behaviors are implemented using constitutive relation and relevent load-displacement relation defined through normal and shear stiffnesses. Time varying displacements and block velocities are calculated by explicit time stepping algorithm. The effect of rock supports including rockbolts is also considered, and the tending effects which occurs in relatively thin lining is also considered.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1518-1525
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• 2008

This paper concerns optimum design of 2-Arch tunnel. A 2-Arch tunnel adopted in a subway tunnel construction site is considered in this study. A calibrated 3D finite element model was adopted to conduct a parametric study on the lagged distance between left and right tunnel faces. The results of analysis were examined to determine optimum lagged distance for minimizing the interaction between the left and right tunnels. The results indicated that the shotcrete lining stress and the center pillar load are more influenced by the second tunnel excavation than the tunnel deformation. Also shown is that a lagged distance of 20m is sufficient to minimize the interaction between two tunnels. Fundamental mechanism of 2-arch tunnel was also investigated based on the results.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권1호
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• pp.53-62
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• 2020

Rheological processes in the rock mass for the stress-strain analysis are quite important when considering the construction of underground structures in soft rock masses, particularly in case of construction in several stages. In the analysis, it can be assumed that the reinforced concrete structure is slightly deformable in relation to the rock mass, and the rheological stress redistribution happens at the expense of the elements of rock mass. The basic elements of rheological models for certain types of rock mass and analysis of these models are presented in the first part of this paper. The second part is dedicated to the analysis of rheological processes in marl rock mass and the influence of these processes on the reinforced-concrete tunnel structure.