• 터널과지하공간
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• 제20권3호
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• pp.169-182
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• 2010

H-beam과 격자지보는 국내 터널공사에서 가장 널리 쓰이는 강지보재이다. 스칸디나비아를 비롯한 북유럽 국가들에서 흔히 쓰이는 철근보강 숏크리트는 H-beam 이나 격자지보 이상으로 경제적이고 효율적인 측면에서 이점이 있음에도 국내에서는 아직 적용되지 않고 있다. 본 연구에서는 실험실 시험을 통하여 국내 터널에 가장 적합한 철근 배근 설계를 결정하고자 복철근 배근을 포함하여 철근 배근 형태를 달리하여 시험을 수행하고 그 결과를 비교하였다. H-beam과 격자지보에 의한 보강효과도 같은 방법으로 분석하였다. 본 연구의 결과는 NMT나 NATM 터널에서 지보재의 선택 및 설계에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.41-50
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• 2010

터널 구조물은 다른 사회간접시설과 마찬가지로 시공과정에서부터 사용연한까지 지속적으로 안전성이 확보되어야 한다. 특히, NATM 공법으로 시공되는 터널 콘크리트 라이닝은 터널의 외장재로 취급되어 왔지만, 근년에 와서 노후화된 터널의 콘크리트 라이닝에서 발생하는 심각한 구조적 균열에 대한 문제가 야기되면서 터널의 장기적인 안전성을 유지하는 최종 지보수단인 구조재로 고려되고 있다. 콘크리트 라이닝 천단부의 종방향 균열 발생은 콘크리트 시공방법과 같은 연관관계를 가지고 있다. 콘크리트 라이닝 타설시 강재 거푸집의 천단부 부터 콘크리트를 주입함으로 콘크리트가 측벽 쪽으로 유동하면서 충전되어 천단부 라이닝 콘크리트는 마지막으로 콘크리트가 타설되기 때문에 천단부의 상부에 공동이 발생할 우려가 크며, 이로 인해 콘크리트 라이닝의 두께도 부족하게 되는 경우가 발생한다. 본 연구에서는 터널 콘크리트 라이닝에서 여러 요인으로 발생하는 균열을 보다 효율적으로 제어하기 위하여 콘크리트 라이닝에서 발생하는 균열 특성, 기존 강섬유보강 콘크리트 라이닝과 복합섬유보강 콘크리트 라이닝의 수치해석적 접근을 시도하였다. 즉, 터널 라이닝 천단부에 강섬유와 복합섬유의 혼입률에 따른 콘크리트 라이닝 부재의 파괴하중과 변위에 대하여 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.53-62
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• 2013

NATM공법을 이용한 터널 시공에서 초기에 원지반을 구속시키고 암반과의 일체화를 통해 터널의 안정성을 확보하기 위해 통상 5-20cm 두께의 숏크리트를 시공하며 여기에는 강섬유가 $40kg/m^3$ 정도 포함되도록 설계하고 있다. 숏크리트 내에 혼합된 강섬유는 숏크리트를 뿜어 내는 장비 특성, 혼합비 그리고 현장 암반 상태에 따라 숏크리트 내 강섬유가 골고루 분산될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 본 연구에서는 단면이 $15cm{\times}15cm$이고 길이 55cm인 사각기둥 모양의 시멘트 혼합비가 5% 또는 20%인 공시체를 3cm씩 다섯 층으로 나누어 강섬유를 혼합하지 않거나, 중간층만 혼합하거나, 1, 3, 5층만 혼합하거나, 전층을 혼합한 네 종류의 숏크리트를 모사한 콘크리트 공시체를 제작하였다. 7일 동안 공시체를 대기중 양생한 다음 휨강도시험을 실시하여 층별로 강섬유가 분산되거나 집중될 경우 휨강도와 인성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 시멘트 혼합비가 20%인 경우 강섬유 혼합층이 증가할수록 휨강도는 증가하였으며, 동일한 양의 강섬유가 골고루 분산되지 않고 한 곳으로 집중될 경우 휨강도가 20% 정도 감소하였다. 한편 시멘트 혼합비가 5%로 낮은 경우에는 강섬유 혼합층이 증가할수록 오히려 휨강도는 감소하였다. 시멘트 혼합비에 관계없이 강섬유 혼합층이 증가할수록 인성지수는 점점 증가하는 경향을 보였으며, 강섬유가 중간층으로 집중된 경우보다 골고루 분산된 경우 인성지수는 2-3배 정도 증가하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.1-11
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• 2013

강섬유 보강콘크리트는 NATM 터널의 숏크리트와 세그먼트 등 라이닝에 주로 적용된다. 터널화재시 라이닝은 화재에 직접적으로 노출되기 때문에 고온노출시 SFRC의 성능변화는 매우 중요하다. 본 연구에서는 고온에 노출된 강섬유보강콘크리트의 인장성능을 DPT 실험을 통하여 검토하였다. 고온 노출온도, 강섬유 혼입률 및 종류가 파괴형태, DPT 인장강도, 실험의 변동계수에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과, 강섬유 보강으로 인한 잔존인장강도의 증가를 확인하였으며, 혼입률이 증가할수록 효과적임을 확인하였다. 그러나, DPT 인장강도는 고온노출로 인한 파괴면의 변화를 고려할 수 없기 때문에 파괴에너지의 고찰이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.695-702
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• 2002

Shotcrete (or Sprayed concrete) has been used as an important support material in New Austrian Tunnelling Method (NATM). Since the mid of 1990, permanent shotcrete tunnel linings such as Single-shell, NMT (Norwegian Method of Tunnelling) has been constructed in many countries for reducing the construction time and lowing construction costs instead of conventional in-situ concrete linings. Among essential technologies for successful application of permanent shotcrcte linings, high performance shotcrete providing high strength, high durability, better pumpability has to be developed in advance as an integral component. This paper presents the Ideas and first experimental attempts to increase early strength and bond strength of wet-mixed Steel Fiber Reinforced Shotcrete(SFRS) in sump water condition. In order to increase early strength, a new approach using high-early strength cement with liquid alkali-free accelerator has been investigated From the results, wet-mix SFRS with high-early strength cement and alkali-free accelerator exhibited excellent early strength improvement compared to the ordinary portland content and good bond strength even under sump water condition.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 연약지반처리위원회 학술세미나
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• pp.14-22
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• 1999

Daylight collapse have been occurred by about 6.$^{0}$ m deep at ground surface which connected to the ground surface and excessive overbreak have been occurred by the space and height of 3.$^1$~6.$^2$m at crown head part of the tunnel during tunnelling of lower-half part after completing upper-half part on tunnelling of a phyllite mountain by NATM method at the construction work of two way-double track national road. This study is a successful illustration case of earth improvement by confirming structural safety of the tunnel in a whole through solving the cause of the tunnel collapse and the work have completed successfully through applying such earth strengthening method as cement mortarㆍcement milk injection, S.G.R, steel pipe reinforced multi-step grouting etc.

• 터널과지하공간
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• 제7권4호
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• pp.299-309
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• 1997

Soil and rock improvement and reinforcement techniques are applied to achieve safe tunnel excavation in difficult geological conditions. The Umbrella Arch Method(UAM), one of the auxiliary techniques, is used to reduce ground permeability and improve stabtility of the tunnel by inserting a series of steel pipes into ground around the crown inclined to the longitudinal axis of the tunnel. Additionally, multi-step grouting is added through the steel pipes. UAM combines the advantages of a modern forepoling system with the grouting injection method. This technique has been applied in subway, road and utility tunneling sites for the last few years in Korea. This paper presents the results of analysis of the case studies on ground movements associated with UAM used in the Seoul Subway line 5 constructon site. Improvement of tunnel stability and decrease of ground settlement expected with pipe insertion are also discussed. Finally, the method to minimize ground settlements caused by NATM tunnelling are suggested.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.1023-1030
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• 2002

From the early 1980s, the New Austrian Tunnelling Method (NATM) has been developed as a one of the standard tunneling method in Korea. Approximately 10 years ago, wet-mix shotcrete with sodium silicate accelerator (waterglass) was introduced and widely used to tunnel lining and underground support. However, this accelerator had some disadvantages due to the decrease of long-term strength compared to plain concrete (without accelerator) and low quality of the hardened shotcrete. In order to compensate for these disadvantages, recently developed alkali-free accelerator has been successfully demonstrated in numerous projects and applications as a new material to make tunnels more durable and safer. An experimental investigation was carried out in order to verify the strength behavior of wet-mix Steel Fiber Reinforced Shotcrete (SFRS) with alkali-free accelerator. Compressive strength, flexural strength and equivalent flexural strength were measured by testing specimens extracted from the shotcrete panels. From the results, wet-mix SFRS with alkali-free accelerator exhibited excellent strength improvement compared to the conventional shotcrete accelerator.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.211-216
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• 1995

In recent years, Natm has been successfully applied to difficult ground conditions with the use of soil-perservention methods which promote face stability and restrict excessive ground movement. When the tunnle excavation od made through difficult ground like highly weathered rock, the umbrella arch method is often adopted which pre-reinforceas tunnel crown periphery using a stiff shell-shaped structure. The umbrella arch method was originally developed in Itali, and has recently been confirmed its effectiveness in Korea as well. However, no in depth study on the umbrella arch method has been conducted ans as a result no rational analysis/design method is available at present. Therefore this study was undertaken with the aim of identifying the basic reinforcing mechanism and satablishing both qualitative and quantiative relationships between various design parameters and ground movements.