• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.169-189
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• 2024

본 연구에서는 Shield TBM 터널 근접 시공으로 인한 기 존재하는 단독말뚝 및 군말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위해 다양한 보강조건을 고려한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석에서는 말뚝 절단, 지반보강 및 기초판 보강을 고려하여 말뚝의 거동을 분석하였으며, 터널굴착으로 유발되는 지반침하, 말뚝두부 침하, 말뚝의 축력 및 말뚝-지반 사이 경계면에서 발생하는 전단응력을 고찰하였다. 말뚝선단이 풍화암에 지지되는 모든 말뚝에서는 전단응력의 분포가 비슷한 경향을 보였으며, 말뚝선단이 절단되는 말뚝의 경우 말뚝의 상대적 위치에 따라 인장력 혹은 압축력이 동시에 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 말뚝선단이 풍화암에 지지된 경우 약 70%가 주면마찰력에 지지되며, 나머지 약 30%가 말뚝선단에 지지되는 것으로 분석되었다. 추가적으로 보강을 고려하지 않은 말뚝의 경우 그라우팅 보강을 실시한 말뚝에 비해 최종침하가 약 70% 크게 발생하였다. 말뚝선단 절단 및 보강조건 유무에 따라 지반 침하와 말뚝 침하가 큰 영향을 받는 것으로 조사되었으며, 본 연구를 통해 말뚝절단, 지반보강 및 기초판 보강 조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도있게 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권6호
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• pp.496-504
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• 2015

로드헤더는 커팅헤드에 픽커터를 설치하여 지반을 굴착하는 장비이다. 픽커터는 일반적으로 코니컬타입을 사용하며, 코니컬 픽커터는 선단부에 마모에 강한 텅스텐카바이드 팁을 사용하여 커터의 소모를 감소시키는 굴착 도구이다. 본 연구에서는 구리광산의 망토와 역암으로 구성된 복합지반을 대상으로 로드헤더 커팅헤드에 3종류의 코니컬 픽커터를 사용하여 내구성능을 살펴보았다. 현장적용 후, 픽커터의 육안조사와 중량감소율 측정, 그리고 CT 및 SEM을 이용한 내 외부 균열조사를 수행한 결과, 하드페이싱으로 보강한 코니컬 픽커터의 내구성능이 가장 우수하였으며, 각 코니컬 픽커터의 내 외부에서는 현장적용 전과 후 모두에서 매크로 크랙 및 미세균열을 발견할 수 없었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.417-430
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• 2014

도심지 내 지하공간의 효율적인 활용을 위해서 연마재 워터젯 시스템(abrasive waterjet system)을 이용한 새로운 형태의 암반굴착 공법이 개발되어 활용 중에 있다. 연마재 워터젯 시스템을 활용한 굴착(절삭) 수행 시 적정량의 연마재를 투입하고 연마재입자의 유동성을 원활하게 유지하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실내실험을 통해 연마재 입자의 유동성과 관련된 영향인자들을 연마재 관 설치높이, 연마재 관 길이, 연마재 관 굴곡도 그리고 연마재 관 내경으로 나누어 연마재 투입량 및 유동성 수준을 평가하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 연마재 투입량 및 연마재 입자 유동성에 관한 최적 조건을 제시하였다. 본 연구결과를 바탕으로 향후 암반 굴착용 워터젯 공법이 도심지 내 터널, 공동구, 수직구 건설 등 다양한 지반 구조물 굴착 작업 시, 최적 연마재 투입을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.427-438
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• 2011

세그먼트 라이닝은 쉴드터널에서 공사 중의 안정성을 확보하고 영구적인 터널 라이닝으로 사용되는 중요한 구조체이다. 더욱이 세그먼트 라이닝은 쉴드터널의 공사비에서 가장 큰 비중을 차지하기 때문에, 세그먼트의 경제성 향상을 위한 기술적인 개선 노력들이 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 경제적인 세그먼트 라이닝의 시공을 위한 고성능 세그먼트의 최신 개발 동향을 조사 및 분석하여 세그먼트의 기술개발 방향을 제시하고자 하였다. 또한 설계단계에서 세그먼트의 주요 설계사항들을 개략적으로 추정하는데 활용하기 위하여, 전 세계 2,100여개 세그먼트 자료들을 조사하고 이를 기반으로 세그먼트 라이닝 외경, 세그먼트 주요 형상치수 및 세그먼트 재질들에 대한 통계분석을 실시하였다.

• 자원환경지질
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• 제49권4호
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• pp.315-323
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• 2016

본 연구는 경기육괴 남서 연변부 홍성지역에 발달하는 편마암 내 돔 구조를 보고한다. 서해안 제1봉 오서산 주변으로 발달하여 오서산 돔으로 명명된 이 편마암 돔은 주로 신원생대-고생대의 정편마암 및 준편마암, 변성염기성화산암, 변성조립현무암으로 주로 구성된다. 이들 암석들은 혼성암화작용을 경험하였으며, 내부에는 부분용융에 의해 형성된 우백질(화강암질) 물질이 엽리면을 절단하거나 이에 평행한 패치 혹은 광맥의 형태로 빈번하게 관입되어있다. 오서산 돔은 전체적으로 동심 구조 및 외부를 향하는 내부 엽리를 보이나, 일부 영역에 발달하는 엽리는 복잡한 방향 변화를 보이거나 내부를 향하는 형태를 보이기도 한다. 그간 오서산 돔 내부에서 보고된 암석학적, 연대학적 정보들을 종합해보면, 오서산 돔은 후기 트라이아스기에 빠르게 상부지각으로 융기하였으며 이와 유사한 시기에 일부 부분용융작용 및 화강암의 관입을 경험하였다. 더불어 주변으로는 후기 트라이아스기의 운동동시성 화강암에 의해 관입되어 있는 확장성 전단대 및 퇴적분지 발달이 보고된 바 있다. 이러한 양상은 오서산 돔이 후기 트라이아스기 확장성 운동 및 이에 수반된 다이어퍼 상승흐름과 연관되어 형성되었을 가능성을 지시할 수 있다. 또 다른 시각에서 편마암 내 돔 구조의 발달이 후기 트라이아스기~중기 쥬라기 퇴적분지의 구조역전 과정에서 1) 충상단층 내지는 역단층에 수반되었거나, 2) 독립적인 습곡들의 상호 간섭에 의해 야기되었을 가능성 역시 배재할 수는 없다. 하지만 돔의 북측 날개부가 후기 트라이아스기 화강암에 의해 절단되어 있는 양상이나 남측 날개부가 압축변형 과정에서 재활성된 단층에 의해 절단되어 있는 양상을 미루어 보았을 때, 편마암 내 돔 구조의 발달 시기는 후기 트라이아스기 혹은 그 이전일 가능성이 높다.

• 지질공학
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• 제12권2호
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• pp.137-150
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• 2002

최근 경상분지 퇴적암 지대에서 절개사면 형성 시, 20$^{\circ}$ 저각 경사의 층리면을 따른 평면파괴 양상이 빈번하게 발생하고 있다. 부산시에서 1999년 발생한 황령산 산사태도 이 범부에 속한다. 현재 황령산사면은 사면구배가 1:2.0으로 재조정 되어 2000년도에 공사가 마무리되었다. 황령산 산사태의 사면파괴형태에 대한 분석을 하기위하여 현장 암반조사 및 시험, 시추, 실내 시험, 항공사진판독, X-선 회절분석, 평사투영법 및 한계평형법을 이용한 사면 안정성 분석등이 실시되었다. 그 결과, 산사태 발생 1년 전부터 인장균열들이 연장 발달하는 것이 확인 되었고, 인장균열은 여러방향의 절리들이 합쳐저 생성된 것으로 생각된다. 파괴암체도 각각 다른 층리면을 따라 붕괴된 것으로 분석되었다. 평사투영법 및 한계평형법을 이용한 안정성 검토결과 활동면으로 작용한 녹회색 응회질 셰일층이 풍화된 경우 평면파괴의 위험성이 있는 것이 확인되었다. 향후 이와 유사한 지역에서 절개사면 건설 시, 박층의 풍화에 약한 층에 대한 세밀한 조사가 필요하며 이에 대한 안정성 분석이 수행되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.692-705
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• 2018

발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 이용하여 터널 심발공 주변에 인공 자유면을 형성하고 이를 통해 파쇄도를 향상시키며 동시에 발파 진동을 저감시키는 기술이 개발되어 오고 있다. 본 연구에서는, 실규모 발파 실험 및 3D-DFPA 해석 기법을 통해 인공 자유면의 구조조건에 따른 진동저감 및 발파 효과에 대한 고찰을 수행하였으며, 이에 더불어 인공 자유면 발파에서의 효율적 설계를 위한 경험적 기준을 제안하였다. 분석 결과, 인공 슬롯 자유면은 홉킨슨 효과에 의한 스폴파괴 유발 및 충격진동의 전파경로 차단 등 발파 진동 저감을 야기하는 것으로 판단되었으며, 인공 자유면이 존재하는 경우, 존재하지 않는 경우에 비해 파쇄체적 및 파쇄효율이 모두 증가하는 경향을 보였다. 이는 인공 자유면이 실제 자유면과 동일한 역할을 수행함에 따라 최소저항선의 감소효과를 야기하는 것으로 판단되었으며, 실험 결과를 토대로 발파 공경 및 최소저항선에 대한 발파 파쇄체적의 상관관계를 도출 및 경험적 설계 기준을 제안하였다. 결론적으로, 인공 자유면 발파를 수행 시 발파 공경 대 최소저항선의 비가 약 5에서 8사이의 값을 갖도록 설계하는 것이 가장 이상적인 표준발파 조건에서의 파쇄효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.39-58
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• 2024

TBM (Tunnel boring machine)은 터널 굴착 과정에서 여러 디스크 커터를 이용하여 암석을 절삭한다. 디스크 커터는 암석과의 지속적인 접촉과 마찰로 인해 마모된다. 디스크 커터의 표면이 마모되면 절삭 능력이 감소하고 굴착 효율이 떨어진다. 암석의 마모성은 디스크 커터 마모에 큰 영향을 미친다. 높은 마모도를 가진 암석은 커터에 더 큰 마모를 일으키며, 이는 디스크 커터의 수명을 단축시킨다. 세르샤 마모지수(Cerchar abrasivity index, CAI)는 암석의 마모성을 평가하는데 널리 사용되는 지표로 CAI는 암석의 마모특성을 나타내며, 디스크 커터의 수명과 성능 예측에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 본 연구의 목적은 암석의 강도, 암석학적 특성과 선형회귀, 머신러닝 기법을 이용하여 CAI를 효과적으로 추정하는 새로운 방법을 개발하는 것이다. 문헌 조사를 통해 CAI, 일축압축강도, 압열인장강도, 등가석영함량이 포함된 데이터베이스를 구축하고 파생변수를 추가하였다. 통계적 유의성과 다중공선성을 고려하여 다중선형회귀분석을 위한 입력변수를 선정하였고, 머신러닝 모델의 입력변수는 변수중요도 분석을 통해 선정하였다. 머신러닝 예측모델 중 Gradient Boosting 모델의 예측 성능이 가장 높게 나타나 최적의 CAI 예측 모델로 선정되었다. 마지막으로 본 연구에서 도출한 다중선형회귀분석과 Gradient Boosting 모델의 예측 성능을 선행연구들의 CAI 예측모델과 비교하여 연구 결과의 타당성을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.27-35
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• 2012

암반의 불연속면은 암반의 역학적 거동에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다. 편마암으로 이루어진 비탈면은 광범위한 범위에서 변성작용을 받아 형성되는 편마암생성과정과 엽리가 존재하는 이방성 구조 때문에 지질구조가 복잡하다. 본 연구대상 지역의 경우 절취공사 이전에 실시된 시추조사에서는 양호한 암반으로 조사되었으나, 약 20m 이상의 대절취공사를 수행하는 중인장균열이 약 170m 구간에 걸쳐 발생하였다. 인장균열 원인분석을 위하여 지표지질조사, 시추조사, 전기비저항탐사, 시추공영상촬영 등을 실시하였다. 전기비저항탐사와 지표지질조사를 통하여 광역에 걸친 단층대의 규모를 추정할 수 있었고, 종합분석한 결과 대규모의 단층활면 및 단층점토가 발견되었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.332-341
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• 1998

석판재의 모서리 가공작업은 많은 경우 자동화가 이루어지고 있지만 제품의 형태 가 복잡해지면 여전히 수작업에 의해 연마가 이루어지고 있다. 본 논문을 성형공구의 제작 에 앞서 성형공구의 특성과 장비의 운영요소들의 변화에 따른 연마절삭성능을 파악하기 위 한 기본시험이 수행결과를 나타내는 것이다. 장비의 운영요소는 헤드의 회전속도 및 이송속 도, 가압하중, 급수율, 절삭방향과 이송방향이 포함된다. 실험결과는 연마절삭성능 즉 공구 마모 무게에 대한 판재의 절삭량으로 표시하였고, 각 운영요소들 마다의 적정 운영수준이 제시되어 있다. 또한 연마재 투입략의 변화에 대한 마모시험에서는 마모도는 연마재의 증가 에 따라 증가하지만 어느 이상의 양에서는 오히려 감소하고 있다.