• 대한토목학회논문집
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• 제32권3C호
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• pp.121-127
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• 2012

본 논문은 터널건설로 인해 발생된 인접지반에서의 지반변위가 프레임구조물에 미치는 영향을 터널 시공조건(지반손실)을 달리하면서 조사한 것이다. 터널굴착에 의해 발생된 지반변위에 노출된 4층 오픈 프레임구조물과 블록으로 채워진 프레임구조물이 서로 다른 시공조건(지반손실)에 노출될 때 발생되는 구조물 거동을 수치해석을 통해 조사하였다. 오픈 프레임구조물은 탄성구조물로서 모델링 한 반면, 블록으로 채워진 프레임구조물은 소요전단 및 인장강도 이상의 응력이 발생할 때 구조물에 실제크랙이 발생할 수 있도록 모델링하였다. 터널굴착유발 지반변위에 노출된 두 서로 다른 프레임구조물의 거동 및 손상정도를 터널 시공조건에 따라 조사하였으며, 발생된 구조물의 거동 및 손상정도는 구조물에 발생한 변형, 크랙크기 및 분포를 고려하여 서로 비교하였다. 뿐만 아니라, 다양한 시공조건(지반손실)의 변화에 의해 구조물에 유발될 수 있는 손상정도의 크기를 손상도 예측기준(Son and Cording, 2005)을 사용하여 제시하였다. 이러한 결과들은 향후 터널굴착으로 인해 유발되는 인접 프레임구조물의 손상을 제어하고 최소화하는데 필요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.67-76
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• 2006

본 논문은 수직 절리가 잘 발달된 지하수위가 높은 화산암질 지반에서 직경 3.3m의 도수터널 굴착을 하는 수력발전소 건설공사 내용이다. 취수시설은 발전소로부터 20.3km 상류에 위치하고 있으며, 20km의 도수터널과 연결되어 있고 440m의 낙차고를 갖는 펜스탁이 발전소와 연결되어 있다. 현장의 지질 조건은 전형적인 칼데라 호수인 토바호에 의해 지반 침식과 수직방향의 인장균열이 발달하였으며 이로 인해 지반의 초기응력이 이완되었다. 높은 지하수위(최대 수두 200m)를 가진 잘 발달된 수직 절리를 터널이 관통하면서 막대한 양의 지하수가 터널내로 유입되었다. 터널 굴착은 개방형 쉴드 TBM과 버럭반출에는 철로와 기관차를 사용하였다. 터널 내로의 유입수가 터널 바닥면에서 70cm 높이에 다다르고 이는 터널 직경(3.9m)의 17%에 해당하였다. 생산성을 향상하기 위해서 TBM과 버럭반출 차량과 같은 몇 가지의 개선과 수중펌프를 증설하는 방안을 사용하였다. 굴착 중에 만난 지반 조건이 설계보다 상당히 불량하여 RC라이닝에서 지하수 유입, 암반조건, 수압 등에 따라 PC 세그먼트 라이닝 또는 PC 세그먼트 라이닝과 현장타설 RC 라이닝, RC 라이닝, 그리고 강재 라이닝이 적용되었다. 이 PC 세그먼트 라이닝의 도입과 TBM과 다른 장비의 개조 및 개선을 통해서 심각한 지하수 조건 하에서 터널 굴착 공사를 성공적으로 완료하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.129-138
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• 2011

지하공사는 상부층의 구조물과 연계된 시공순서에 따라 Bottom-Up공법, Up-Up공법 그리고 Top-Down 공법으로 대별할 수 있다. 탑다운 공법을 사용하면 건물의 본구조를 흙막이지보공으로 이용하면서 상층에서 하층으로 굴착과 구체구축을 반복하여 시공함으로써 인접구조물이나 주변 지반의 변위를 극소화 시킬 수 있다. 이는 토류벽의 안정성이 높으며, 각층의 바닥슬래브를 작업공간으로 사용하여 도심지 공사에서 작업장 확보가 용이하다. 그러나 굴토작업이 슬래브 하부에서 진행되므로 작업 능률 및 작업환경이 저하되고, 어스앵커 공법보다 경제성이 없다는 이유로 다소 회피하는 경우가 종종있다. 따라서 본 논문에서는 터파기 공사는 세미오픈컷 공법을 적용하고 흙막이 공법에는 지하연속벽(슬러리월)을 그리고 지보공으로는 C.W.S공법을 적용한 역타공법으로 대상현장을 중심으로 기존 역타공법과 경제성, 공사기간 및 작업성 등을 분석 제시하였다. 토사운반 및 철골설치공사 작업의 용이성과 PRD 공사의 정밀도 향상 등의 품질관리가 우수하며, 공기단축이 가능하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제1권2호
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• pp.41-54
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• 1985

비교적 얕은 깊이에서 터널을 착굴하거나 개착을 하늘 경우, 열변지반에 침하 및 수평이동 등의 변위가 발생하게 된다. 이러한 변위는 주변 구조물의 안정에 큰 영향을 미치며, 심한 경우 주변 구조물이 파괴되는 상태에 까지 이른다. 인구가 밀집된 대도시에 지하철을 시공할 경우, 주변 문화재, 고층건물, 상하수도관, 가스관 등의 안정을 지하철 설계시 고려하여야 하므로 터널굴착에 따른 지반변위의 예측과 자세한 침하의 원인이 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 지반 침하량 및 침하발생 영역을 예상하거나 침하요인을 파악하기 위하여 부산지하철 NATM회간의 지표면 침하, 지표면 수평변위, 지중침하, 천단침하 들에 관한 측정 분석이 이루어졌다. 그 결과, 횡방향 지표면 침하는 Gaussian normal probability curve, 종방향 지표면 심하하는 cumulative Gaussian probability curve로서 해석이 가능하다는 것과 가인버어트의 조기폐합이 침하량 감소에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1243-1249
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• 2010

Ground anchors can be good solution in large and deep excavation. Anchored supports generally provide larger workspace than strut supports and good performances. The major benefit provided by these anchored systems was the open excavation area created by eliminating horizontal or raked struts, which generally inhibit rapid construction within the site area. In loose soils, however, anchors are sometimes hard to get high pullout anchor capacity, so that the spacing of anchor both horizontally and vertically is frequently controlled, in which the construction costs of anchors are increased. In order to increase anchor capacity, therefore, conceptual introduction of the multi-strand anchor is presented in this paper. Also, this study shows an numerical study of predicting the load transfer of the multi-strand anchor and a beam-column analysis was performed by a Elastic-Plastic beam theory.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.43-53
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• 2013

우리나라 지반공학 기술의 발달로 지반굴착 공사가 대규모로 수행되고 있으나, 지반굴착시 공사현장 또는 인접구조물에 직,간접적인 피해를 유발하는 사고는 여전히 빈번히 발생하고 있다. 특히 주거시설이나 상업시설이 밀집해 있는 도심지의 지하터널, 도시철도 역사, 대규모 상업시설, 초고층 빌딩의 기초 공사 등으로 인한 지반굴착관련 사고가 빈번히 발생하고 있어 경제적인 손실 뿐 아니라 인명피해가 발생하여 사회적인 비용이 급속히 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 빈번히 발생하는 개착식 흙막이 굴착관련 사고를 방지하기 위하여 최근 발생한 개착식 흙막이 굴착공사로 인한 다수의 사고 및 인접시설물에 영향을 끼친 사례를 수집, 분석을 수행하여 사고발생 원인에 대하여 고찰하고, 수치해석기법을 사용하여 국내 대표적인 지반조건(내륙, 해안특성) 및 공사공법에 따른 굴착시 영향 분석을 수행하였다. 25건의 사고사례를 분석한 결과, 주요 영향요인으로 지반조사의 부실, 가시설 구조체의 불안정 및 지하수의 처리 미흡 등으로 나타났으며, 이 외 여러 요인들이 복합적으로 작용하여 굴착현장에 문제를 발생시키는 것으로 나타났다. 국내의 대표적인 지반조건 및 시공경향을 고려한 22개의 case에 대한 수치해석결과는 일반적인 내륙지역에서는 차수공법에 비해 배수공법에서 침하가 크게 발생하고, 연약지반 및 암반의 불연속면이 발달한 지역에서는 earth anchor 공법 적용시 면밀한 검토가 필요하며, 압밀이 진행 중인 점토지반에서는 과잉간극수압에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.9-15
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• 2010

국내 지하횡단공법 중 강관추진공법에서 구조물상부의 강관 roof 구조체 건설시 원형관 및 사각관이 가장 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 강관추진시 관형태에 따른 특징을 규명하고자, 관이 지반에 관입될 때 상부에 작용하는 마찰로 인한 지반의 거동특성을 축소모형실험을 실시하였다. 관입관의 형태에 따라 강관추진시 관의 주변 마찰저항력에 의한 지표변위를 파악하였으며, 융기 및 침하실험 결과 동일한 토피고에서 사각관이 원형관보다 관직경의 5~10%정도 융기 및 침하가 많이 일어났다. 그러나, 토피고에 의한 변위량의 차이가 관의 형태에 의한 변위량의 차이보다 크게 측정되었다. 굴착단계별 침하량과 융기량을 모사하기 위해 마찰조건과 지표변위를 일반화된 조건들에 바탕을 둔 변수로 실험을 수행하였고, 그 결과를 관입관의 형태에 따라 비교 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.117-139
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• 2016

Previous studies for soil movements induced by tunneling have primarily focused on the free soil displacements. However, the stiffness of existing structures is expected to alter tunneling-induced ground movements, the sheltering influences for underground structures should be included. Furthermore, minimal attention has been given to the settings for the shield machine's operation parameters during the process of tunnels crossing above and below existing tunnels. Based on the Shanghai railway project, the soil movements induced by an earth pressure balance (EPB) shield considering the sheltering effects of existing tunnels are presented by the simplified theoretical method, the three-dimensional finite element (3D FE) simulation method, and the in-situ monitoring method. The deformation prediction of existing tunnels during complex traversing process is also presented. In addition, the deformation controlling safety measurements are carried out simultaneously to obtain the settings for the shield propulsion parameters, including earth pressure for cutting open, synchronized grouting, propulsion speed, and cutter head torque. It appears that the sheltering effects of underground structures have a great influence on ground movements caused by tunneling. The error obtained by the previous simplified methods based on the free soil displacements cannot be dismissed when encountering many existing structures.

• 한국측량학회지
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• 제40권1호
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• pp.1-14
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• 2022

굴착 현장에서 신속·정확·안전한 측량을 위해 본 연구에서는 드론을 이용한 지하 시설물 측량의 적용 가능성 및 3D 시각화의 기대효과를 다음과 같이 도출하였다. Phantom4 Pro 20MP의 드론으로 30m의 비행 고도, 중복도 85%의 비행계획으로 0.85mm의 GSD (Ground Sampling Distance)값을 확보하였고, GCP (Groud Control Point)4점과 검사점 2점을 계산하여 기준점에 대하여 7.3mm, 검사점은 11mm의 성과를 취득할 수 있었다. 저가의 드론으로 측량할 경우 GCP의 중요성이 확인되었으며, 지상 기준점이 없는 경우, X값의 오차 범위는 -81.2cm에서 +90.0cm, Y값의 오차 범위는 +6.8cm에서 155.9 cm 값을 도출하였다. Pix4D 프로그램을 이용하여 포인트 클라우드 데이터를 분류하였다. 지하 시설물 데이터와 도로 포장면의 데이터를 분류하고, 중첩과정을 통해 실제 모형의 도로와 지하 시설물의 데이터를 3D 시각화하였다. 중첩된 포인트 클라우드 데이터는 Open Source 프로그램인 CloudCompare를 통해 사용자가 원하는 장소의 위치와 심도 정보를 확인할 수 있게 되었다. 본 연구결과로 지하 시설물 측량의 새로운 패러다임으로 자리매김하게 될 것이다.