• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.1-12
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• 2016

TBM 시공 중에는 설계단계에서 예측하지 못한 지반과 조우할 수 있다. 그 중에서 TBM 굴진의 안정성을 저해하는 위험지반과 조우할 경우, 예상치 못한 문제로 인한 공사비 증가, 공기 지연 등으로 상당한 경제적 손실이 발생하게 된다. 따라서 시공 중 예상치 못한 리스크를 최소화하는 것은 TBM 프로젝트에서 매우 중요한 문제이다. 본 논문에서는 TBM 시공 중 막장전방의 위험지반을 사전에 예측하는 방안과 해당 위험지반으로 인해 발생 가능한 리스크 사건을 제시하였다. 또한 리스크 사건의 위험도를 평가하고, 대응이 필요한 리스크 사건에 대하여 대책공법을 제시할 수 있는 TBM 리스크 관리 시스템을 개발하였다. 먼저 TBM 굴진 중 안정성을 저해하는 위험지반들로 인해 발생 가능한 리스크 사건을 정리하였으며, 시공 중 막장전방의 위험지반을 예측하기 위한 방법으로 전기비저항 탐사기법을 활용하였다. 이렇게 예측한 위험지반에서 발생 가능한 리스크 사건의 위험도 평가는 위험지반 조우 시 리스크 사건의 발생확률과 리스크로 인한 다운타임의 크기에 대한 상호 영향도를 고려하여 수행한다. 평가 결과 등급에 따라 대응이 필요한 리스크 사건에 대하여 대책공법들을 제시하였으며, 여러 대책공법 중 최적의 대책공법을 객관적인 기준으로 선정하기 위하여 공사비와 공사기간 등을 속성으로 한 다기준 의사결정론을 활용하였다. 마지막으로 본 시스템의 검증을 위해 실제 리스크가 발생했던 EPB Shield TBM 현장에 개발 시스템을 적용하여, 시공 중 효과적인 리스크 관리를 통해 발생 가능한 리스크의 사전 대응이 가능함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.69-79
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• 2008

터널 막장 전방의 암반 물성 변화의 예측은 터널 시공 시 붕괴를 막을 수 있는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 표면파에 대한 웨이블렛 변환을 이용한 모형 암반의 위상속도를 예측하는 비파괴 시험법을 제안함으로써 터널 막장 전방의 암반 물성 변화를 예측하고자 한다. 실내 실험에서는 암반을 모사하기 위하여 강도가 각각 틀린 두 층으로 이루어진 석고 모형을 사용하였다. 가진윈은 진동 발생 가능한 주파수 대역이 150 Hz에서 5 kHz인 액츄에이터를 사용하였으며, 감지기는 두 개의 가속도계가 사용되었다. 분산곡선을 계산하기 위하여 웨이블렛 변환 해석을 수행하였다. 실내 실험 결과, 근접장 효과를 없애기 위한 최소 감지기 간격이 탐측 가능 깊이의 3배 이상으로 나타났다. 정규 분포 곡선에 기초한 가중치를 이용한 간단한 역산을 제안하였고, 파장 반영계수가 0.2일 때 예측치와 실측치가 잘 일치하였다. 표면파의 전파 깊이는 파장의 $0.42{\sim}0.63$배로 나타났으며, 분산곡선에서 파장에 따라 위상속도가 변하는 구간이 역산을 통해 계산된 구간과 잘 일치하였다. 표면파에 대한 웨이블렛 변환을 이용한 위상속도의 예측은 기존의 표면파 시험법에 비해 실험 구성 및 실험 방법, 역산과정이 간단하므로 터널 막장 전방의 암반 물성 변화를 예측하는데 효율적인 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 기술사
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• 제25권4호
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• pp.102-108
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• 1992

This study was carried to find out the soil characteristics of landslide site and to develope landslide prediction method by seismic refraction prospecting. For these aims, landslide condition and travel time were investigated at 68 Landslide sites over the country during 1990 to 1991. The results were as follows. 1. The surface of rupture was included mainly in C layer. Its Hardness was less than 3kg / $\textrm{cm}^2$ at the upper pare of landslide. 2. When the profile line length was 20m, the range of travel time was 40 to 90 msec. The travel time did not differ between bedrocks. 3. Refraction distance ranged from 1 to 7m and mean of that was 2.5m. Travel time was increased according to receiving distance without large variance in the refraction distance but that was appeared large variance out of the refraction distance on slope that has shallow soil depth and discontinuous ground surface. Therefore, the spread distance must be shorten to 10-l5m. 4. The seismic velocity at the first layer(layer of rupture) was less than 500m1sec by degree of weathering and the velocity at the second layer decreased in order of Granite> Granitic gneiss >Sedimentary rock. 5. The first layer observed by seismic refraction was contained C layer that has parent material and weathered rocks of hardness 10-20kg/$\textrm{cm}^2$. 6. Among the range of seismic velocity was less than 200m/sec in 63% of the total plots, 200-300m/sec in 34% and 300-500m /sec in 3%. 7. There was a proportional relationship between seismic prospecting soil depth and executive soil depth, and seismic propection soil depth was about 10 to 20cm deeper than the order.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.111-118
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• 2005

연구지역은 옥천변성대에 속하며 단층파쇄대가 터널굴착방향과 평행하게 존재하여 막장면의 자립성 저하 및 이에 따르는 터널 주변지반의 이완 등으로 터널 내에 과도한 변위가 발생하였다. 이에 따라 단층파쇄대의 영향범위를 파악하고 특성을 분석하기 위하여 TSP(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 수행하였다. 또한 막장면 조사와 시추조사를 병행 실시하여 거동원인을 분석하고 전방 파쇄대의 예측을 통하여 터널 굴착 및 지보에 영향을 주는 지질구조대나 용수대의 위치와 규모를 확인하였다. 조사결과를 토대로 터널형상 및 그에 따른 지층상태를 3차원으로 모델링 하였다. 모델링된 개체 내에 포함된 여러 변수(함유량, 물성치, 암반등급 등 모든 정량적인 수치)는 지구통계학적 기법을 통해 분석하였다. 모델링 결과를 분석하면 단층파쇄대에 의한 풍화대의 분포가 터널우측을 중심으로 발달하면서 좌측으로 그 범위가 감소하고 있다. 단층파쇄대는 주향 $N0\~5^{\circ}E$, 경사 NW의 방향성을 가지며, 여러 개의 지질이상대를 포함한 대규모의 파쇄대로 이루어진 것으로 확인되었다. 터널내 과대 변위는 해당구간에 밀집된 불연속면의 상호교차 및 단층대에 의한 터널 좌우측 암반강도 불균형으로 편하중이 발생한 것으로 판단되며 그라우팅 등의 터널보강공법이 필요한 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.440-449
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• 2004

암반은 지각을 형성하는 암석의 집합체로서 지질학적인 생성 과정에서 단층, 절리 등의 역학적 불연속면을 포함하고 있다. 이러한 불연속면은 구조상 매우 취약하므로 지하 암반구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 불연속면의 특성을 고려한 설계가 필수적이며, NATM터널 시공 시에는 이러한 불연속면을 가능한 빨리 확인하여 굴착공법 및 지보체계의 변경이 조속히 이루어져야 한다. 지하 암반 중에 터널을 굴착하게 되면, 터널 막장면을 포함한 무지보 굴착면 주위에 발생하는 3차원적 응력 전이 현상으로 인하여 막장 전방에 연약대가 존재하거나 파쇄대가 존재하는 경우에 터널의 내공 변위가 특정한 경향을 나타내는 것이 기존 연구 결과로 알려져 있다. 막장 전방의 불연속면 상태에 따른 내공변위 경향을 알아보기 위하여 막장 전방에 존재하는 불연속면의 변형계수, 두께, 방향성 등을 변화시켜가며 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과에서 다양한 변위성분의 영향선과 경향선의 변화가 실제 측정값들과 비슷하다는 것을 알 수 있었으며 불연속면의 물성, 두께, 방향성에 따라 값의 변화 정도가 달라지는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.55-64
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• 2004

본 연구에서는 쇄석다짐말뚝의 합리적인 국내 적용을 위하여 쇄석다짐말뚝의 지지력에 가장 크게 영향을 미치는 주요 설계 파라미터에 대한 민감도 분석을 실시하고 단일 쇄석다짐말뚝의 주요 파괴 메커니즘인 Bulging과 General Shear Failure시에 대해 주요 파라미터가 지지력 예측에 미치는 영향을 분석하여, 향후 쇄석다짐말뚝의 설계를 위한 지반조사 및 시험시에 활용할 수 있도록 하였다. 또한 국내 현장에서 시행한 재하시험 결과를 이용하여 현재 주로 이용되고 있는 지지력 예측 이론들의 적용성을 평가하였다. 분석결과, Bulging 및 General Shear Failure시의 기존의 지지력 이론식으로 구한 극한지지력이 정재하시험의 실측치보다 과소평가하였으며, 원지반의 비배수전단강도, 쇄석다짐말뚝의 내부마찰각, 횡방향응력, 원지반이 받는 상재하중 등이 극한지지력에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, General Shear Failure시의 민감도 분석결과, 원지반의 비배수 전단강도, 쇄석다짐말뚝의 내부마찰각, 원지반이 받는 상재하중의 변화에 따른 지지력은 각 제안식 별로 크게 차이가 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.95-103
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• 2015

본 연구에서는 차수가 요구되는 해안제방 축조공사 중 해수유입 발생에 대한 원인과 보강사례를 분석하였다. 전기 비저항탐사를 실시한 결과 대체적으로 해저면 원지반과 제체가 명확히 구분되었으나, 상당 부분에서 저 비저항 이상대가 분포함이 확인되었다. 그로부터 누수의 원인은 체절과정에서 강도가 부족한 원지반의 3차원적 전단변형 거동과 그로 인한 불규칙한 강제치환, 그리고 조류와 유속에 의한 차수시트 시공 상 품질확보 문제 등으로 판단된다. 빠른 유속 및 해수조건에서의 시공성과 내구성, 유사한 시공사례, 경제성 등을 종합적으로 고려하여 저유동성 몰탈, 슬러리 및 약액주입공법의 조합을 최적의 보강공법으로 선정하고 확인시추 및 시험시공을 통하여 배합비와 보강패턴을 결정하였다. 일반 및 집중 누수구간으로 구분하여 각 패턴에 따라 시공하고 보강효과를 확인하였다. 보강된 지반의 현장투수시험, 추적자시험, 코아채취 및 일축압축강도 측정 등을 통하여 보강효과를 확인한 결과 모든 시험에서 설정된 기준치를 만족하는 것으로 나타났다. 결론적으로 조위차가 큰 서해안 지역에서 차수가 요구되는 제방시공에 있어서는 특히 체절공사 시 빠른 유속과 그로 인한 조류력이 차수재 품질확보를 저해하는 요인일 뿐 아니라 해저면 연약층의 3차원적 전단변형 거동으로 강제치환 범위와 차수재 포설길이를 예측하는데 상당한 어려움이 있으므로 설계 및 시공 시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 농업과학연구
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• 제25권2호
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• pp.247-259
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• 1998

선행하중공법과 병행하여 연직배수재를 설치한 연약지반에서 초기에 신뢰성 있는 최종 침하량을 예측할 수 있는 방법을 확립하기 위하여, 실측자료를 이용한 역해석에 의해서 점증재하와 일시재하로 고려하여 Curve fitting 방법으로 역해석한 결과를 비교분석하고, 쌍곡선방법, Tan의 방법, Asaoka방법, Monden방법등으로 예측한 최종침하량과 비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 점증재하로 성토된 연약지반에 대해서 일시재하와 점증재하에 의한 예측 침하곡선이 일치하는 시간은 성토개시일로부터 성토기간의 약 2배 정도의 시간이 경과한 이후로 나타났다. 2 연직 드레인이 타입된 지반에 대해서 쌍곡선 방법, Tan의 방법, Asaoka방법, Monden방법, Curve fitting I, Curve fitting II(simple), 그리고 Curve fitting II(Carrillo)방법에 의하여 해석한 결과, Curve fitting II(simple) 방법을 기준으로할 때, 쌍곡선방법은 26~55%정도 과다추정되었고, Tan의 방법은 6~20%정도 과대 추정되었고, Monden방법은 Tan의 방법과 유사하게 나타났으며, Curve fitting I방법과 Asaoka방법은 최대 10%의 차이를 나타내었다. 3. 역해석에 의해서 최종침하량을 예측할 경우에 Asaoka 방법, 일시재하에 의한 Curve fitting I방법, 점증재하에 의한 Curve fitting II방법 등을 사용하는 것이 적합하다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.275-287
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• 2005

지하공간 및 터널의 계획과 설계 단계에서 지반 조건과 관련한 정보는 경제성과 안정성 강화측면에서 매우 중요하다. 일반적으로 지반 조건은 RMR혹은 Q-system과 같은 공학적 암반 분류값을 이용하거나 지구물리 탐사의 결과 영상으로 표현할 수 있다. RMR이나 Q값은 설계를 위한 직접적 정보를 제공하나 그 대표 영역은 제한적이다. 반면 지구물리탐사 결과 영상은 전체 영역을 표현할 수 있는 반면 간접적인 정보만을 제공할 수 있다. 이와 같은 지반 정보들은 근본적으로 불확실성을 내포하고 있고, 서로 다른 공학적 단위로 표현되며 그 물리적 의미에서도 차이가 있다. 최근 크리깅이나 조건부 시뮬레이션과 같은 지구통계학적 방법들을 이용하여 전체 노선에 대한 RMR의 공간 분포를 추정해 왔었다. 본 연구에서는 주된 RMR 변량만을 이용하는 크리깅이나 조건부 시뮬레이션의 단점을 극복하기 위해 모의 담금질 기법을 적용하였다. 지구물리탐사 결과 영상을 참조영상으로 하여 RMR의 공간 분포를 추정하고 이와 결합된 불확실성을 평가하였다. 모의 담금질 기법은 주어진 제약조건을 만족시키도록 설계된 최적화 기법의 일종이다 RMR공간 분포 추정과 불확실성 평가를 위한모의 담금질 기법의 적용 과정을 제안하였다. 지반공학적 적용을 위해 RMR의 통계 모델과 지구물리탐사 결과 영상과의 상관성을 이용한 목적함수들을 정의하였다.

• 농업과학연구
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• 제29권2호
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• pp.53-66
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• 2002

본 연구는 연약지반상에 축조되는 농업용 저수지의 압밀거동을 현장계측결과를 기초로 기존의 예측방법등과 비교분석하고, 시공중 또는 완공후에 측방유동등으로 인하여 국부적인 전단파괴 가능성을 현장계측치로부터 정량적으로 파악하여 비교분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 최종 예상침하량으로 추정한 압밀도는 Terzaghi 방법에서는 작게 추정되었고, 편차가 크게 나타나서 오차범위가 작은 Asaoka와 Hyperbolic 방법을 기준으로 압밀도를 적용하는 것이 합리적이라고 판단된다. 2. 성토에 의한 점증재하시 과잉간극수압의 소산은 성토시공중의 소산과 최대간극수압 이후의 소산이 합성되어 발생하는 복합적인 거동을 나타냈다. 또한 압밀초기에는 침하량으로 압밀도를 예측하는 것보다 계측자료가 충분한 과잉간극 수압을 이용하여 압밀도를 예측하는 것이 신뢰성이 클 것으로 판단된다. 3. 성토완료후 초기에는 시공중 소산된 과잉간극수압 ($U_d$)을 이용한 압밀도가 최대과잉간극수압을 이용한 압밀도 ($U_p$)보다 12~27% 정도 더 크게 나타났고, 침하량으로 추정된 압밀도에 근접하므로 소산된 과잉간극수압에 의하여 압밀도를 추정하는 것이 합리적이라 판단된다. 4. $U_d$와 $U_p$의 관계식은 주계측 단면에서는 $U_d=(1.3{\sim}3.6)U_p$, 부계측 단면에서는 $U_d=(1.2{\sim}1.9)U_p$로 소산된 과잉간극수압으로 추정된 압밀도가 더 크게 나타났다. 또한 저수지 제체의 안정성을 한계평형법에 의해 분석한 결과 모든 조건에서 기준 안전율보다 커서 안정한 상태로 나타났다.