• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.83-96
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• 2016

흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하는 인접구조물의 안전성에 많은 영향을 미친다. 그러나 지반굴착에 따른 주변 지반의 침하는 예측하기가 쉽지 않고 굴착면으로부터 이격거리에 따른 침하량을 정량적으로 구하는 것은 더욱 어려운 일이다. 흙막이 벽체의 변형에 의한 지표침하는 수치해석(FEM)이나, 경험적 방법 Peck(1969)등으로 추정하고 있으나 주로 토사층을 대상으로 하고 있다. 본 연구에서는 토사층 하부에 암반층이 위치하는 복합지반을 굴착 할 때 암반층의 깊이와 절리경사에 따른 흙막이 벽체 배후지반의 지표침하를 대형모형실험(규격: $3m{\times}3m{\times}0.5m$)을 수행하여 측정하였다. 모형실험은 축척 1/14.5로 하고 10단계로 굴착을 하였다. 암반층 비율은 35%와 50%로 하였고 암반층의 절리경사를 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 하여 단계굴착하면서 흙막이 벽체 버팀대에 작용하는 토압(Lee 2014)과 흙막이 벽체 배후지반의 지표 침하량을 측정하였다. 암반층비율과 암반층 절리경사가 증가하면 배후지반의 지표침하량도 증가하며 암반층 절리경사 $60^{\circ}$(J60)에서는 수평지반 굴착시에 비해 최대 17배 크게 발생하였다. 흙막이벽체 배후지반에서 최대 지표침하는 경험적 방법과 달리 흙막이 벽체로부터 굴착깊이의 17%~33%만큼 이격된 위치에서 가장 크게 발생하였다. 복합지반의 지표침하는 전반적으로 경험적 추정방법에 의한 지표침하량에 비해 작게 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.167-181
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• 2021

터널굴착의 경제성 확보 및 굴착 시 발생하는 진동저감을 위해 워터젯 시스템을 활용한 새로운 형태의 암반 굴착공법이 개발되고 있다. 워터젯 절삭을 이용한 효율적인 암반 굴착을 위해서는 워터젯 절삭폭의 중첩과정이 필수적이다. 본 연구는 초고압 연마재 워터젯 시스템을 이용하여 절삭폭 중첩도 및 이격거리에 따른 화강암 시편 절삭실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 중첩도 단계에 따른 화강암 절삭성능을 분석하였다. 그리고 형상인자를 절삭깊이, 절삭폭, 그리고 절삭부피로 분류하여 중첩 절삭 후 단면의 형상을 분석하였다. 절삭폭 중첩도가 58% 이하가 되면 중첩이 충분하지 않아 연속적인 암반제거가 불가능하였다. 반면 절삭폭 중첩도 67% 이상에서는 과절삭 현상이 확인되었다. 한편 부분중첩(25~75%) 조건에서는 기존 워터젯 절삭에 비해 효율적인 부피제거가 가능한 것으로 분석되었다. 해당 연구는 워터젯을 활용한 암반 굴착 시 최적 중첩도를 결정하기 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.141-159
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• 2017

A pick cutter is a rock-cutting tool used in partial-face excavation machines such as roadheaders, and its quality is a key element influencing the excavation performance and efficiency of such machines. In this study, pick cutters with hardfacing deposits applied to a tungsten carbide insert were made with aim of increasing their durability and wear resistance. They were field-tested by being installed in a roadheader and compared with conventional pick cutters under the same excavation conditions for 24 hours. The hardfaced pick cutters showed much smaller weight loss after excavation, and therefore better excavation performance, than the conventional pick cutters. In particular, the damage to and detachment (loss) of tungsten carbide inserts was minimal in the hardfaced pick cutters. A detailed inspection using scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectrometry and three-dimensional X-ray computed tomography scanning revealed no macro- or micro-cracks in the pick cutters. The reason for the absence of cracks may be that the heads of pick cutters are mechanically worn after the tungsten carbide inserts have been worn and damaged. However, scanning revealed the presence of voids between tungsten carbide inserts and pick cutter heads. This discovery of voids indicates the need to improve production processes in order to guarantee a higher quality of pick cutters.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.62-69
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• 2004

The objective of this study is to estimate the distribution of a zone disturbed by excavation (EDZ) around tunnels that have been excavated at about 500 m depth in pre-Tertiary hard sedimentary rock. One of the most important tasks is to evaluate changes in the dynamic stability and permeability of the rock around the tunnels, by investigating the properties of the rock after the excavation. We performed resistivity and acoustic tomography using two boreholes, 5 m in length, drilled horizontally from the wall of a tunnel in pre-Tertiary hard conglomerate. By these methods, we detected a low-resistivity and low-velocity zone 1 m in thickness around the wall of the tunnel. The resulting profiles were verified by permeability and evaporation tests performed at the same boreholes. This anomalous zone matched a high-permeability zone caused by open fractures. Next, we performed resistivity monitoring along annular survey lines in a tunnel excavated in pre-Tertiary hard shale by a tunnel-boring machine (TBM). We detected anomalous zones in 2D resistivity profiles surrounding the tunnel. A low-resistivity zone 1 m in thickness was detected around the tunnel when one year had passed after the excavation. However, two years later, the resistivity around the tunnel had increased in a portion, about 30 cm in thickness, of this zone. To investigate this change, we studied the relationship between groundwater flow from the surroundings and evaporation from the wall around the tunnel. These features were verified by the relationship between the resistivity and porosity of rocks obtained by laboratory tests on core samples. Furthermore, the profiles matched well with highly permeable zones detected by permeability and evaporation tests at a horizontal borehole drilled near the survey line. We conclude that the anomalous zones in these profiles indicate the EDZ around the tunnel.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.1-11
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• 2001

우리나라 지질의 특성은 토층의 두께가 얇아서 보통 10m이상만 굴착해도 암반층이 나타나므로 대규모 지하굴착 공사시 암반층에서의 토압분포 산정방법이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 암반층 암압산정시 기존의 경험식인 Terzaghi-Peck, Tschebotarioff식 등을 그대로 적용하는 것은 암반층의 점착력을 대부분 무시하게 되므로 실제 강도를 과소 평가하게 된다. 따라서 암반에서의 절리경사각, 절리면 전단강도, 지반 상재하중등을 고려한 쐐기형 블럭(Wedge Block)의 수평활동력을 산정하는것이 실제 암반층 토류구조물에 작용하는 암압과 근접할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 뒷채움 흙이 점착력을 갖는 흙인 경우 쐐기형상으로 파괴가 일어난다고 가정하여 Coulomb 토압이론을 확장하여 힘의 평형 조건을 이용해 Prakash-Saran(1963)이론과 절리면의 전단강도 결정공식 $\tau$=c+$\sigma$tan $\Phi$를 적용해서 암반층에 작용하는 암압을 산정하였다. 산정된 이론식을 이용하여 절리면 충전물의 상태 변화에 따른 절리면 전단 강도와 절리경사각을 바꿔가면서 해석해 본 결과, 암반층은 자체의 점착력과 내부마찰각이 크므로 절리방향과 경사각이 굴착면을 향해 어떻게 정해지느냐에 따라서 토압이 작용하기도 하고 작용하지 않을 수도 있다. 본 연구에서 산정된 이론식은 향후 절리면 전단강도 산정시 필요한 강도정수, 절리면의 방위와 상태, 과잉측압, 동적하중, 지진을 비롯한 많은 지반정수(Parameter)들을 보다 엄밀히 산정하고, 특히 암반층에 작용하는 지하수위 효과등을 고려하여, 실제 현장에서 계측된 많은 자료와의 분석을 통해 그 적용성이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권3호
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• pp.209-217
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• 2006

터널의 고속굴진을 위한 굴착 및 발파 손상영역을 평가하기 위하여 암반에 대한 파괴역학적 연구 결과들을 조사하고 고찰하였다. 파괴역학을 이용하여 균열의 발생 기구를 확립하고 손상영역을 평가하며 나아가서 균열을 효과적으로 제어하기 위한 시도들이 이루어지고 있으며 그 적용가능성이 높다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.251-263
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• 2011

대단면 터널의 안전한 시공을 달성하기 위해서는 굴착암반의 공학적 특성 및 단층 등과 같은 구조지질적인 특성에 대한 파악이 무엇보다 중요하다. 본 현장은 운모 편암내에 대규모 스러스트 단층이 존재하고 있어, 대단면 터널 굴착시 터널의 안정성에 매우 심각한 영향을 미치는 지질공학적 리스크가 특히 큰 현장이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 스러스트 단층의 구조지질적 분포 특성 및 단층암의 공학적 특성에 대한 지반조사결과를 바탕으로 터널낙반의 원인과 메카니즘을 분석하고, 이를 바탕으로 대단면 터널의 안전한 재시공을 위한 합리적인 보강대책을 수립하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.803-812
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• 2008

Along with the increasing demand for automatic and mechanical tunnel excavation methods in Korea, the Tunnel Boring Machine (TBM) method of tunnel excavation has become increasingly popular. However, in spite of this rising demand, few studies have been performed on the TBM method, in Korea. For this reason, this study focused on evaluation of the applicability of TBM performance prediction models based on field data in order to contribute to the basic and essential parts of TBM designation and the TBM method of tunnel excavation in Korea. These rock properties can be defined as the mechanical and physical factors of rock that have an influence on a disc cutter's ability to cut rock, and provide information for the evaluation of the applicability of field data. Based on outcomes from these tests, applicability of the prediction model was evaluated and the predicted performance of a TBM was compared with real field data obtained from four different TBM construction sites in Korea.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1882-1889
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• 2007

Surveying rocks for engineering aims for prediction of geological feature of the construction site. Conventionally, survey information at outcrops and bore holes are projected to the construction sites, such as tunnel and slopes, and rock properties of the sites are predicted by interpretations of specialists. This system, the "Fracjection", aims to assist the specialist for visualization of the projected fractures from borehole and outcrop survey. The Fracjection accepts the BIPS and outcrop survey data to its database and allows plotting them in AutoCad map. The software also reads elevation data from contours of the topographic map and constructs DEM of the construction sites. With user's guide, it generates 3D excavation sites such as slopes and tunnels at the topographic map. The s/w projects borehole and outcrop surveyed fractures onto the modeled excavation surface and allows analysis of failure criteria, such as plane, wedge, and toppling failures by built-in stereonet function. Projected fractures can further be analyzed for structural homogeneities and rock mass quality. Moving window style correlation comparison of stereonet plots are used for formal analyses, and RQD type counts of the projected fractures are adopted for the latter analyses.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.1307-1316
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• 2009

In this case, powerfulness quorum of destruction side which we have expected are supposed general limit value for rock floor when retaining of earth on the section of rock floor in the urban area. For digging in the urban area, there are a lot of dislocations to be disadvantage for safety of digging ants. The displacement of the pondside didn't converged with the phase of the excavation. Also, the speed of displacement got higher than the percentages of risk in the construction. So, we put into operation Face mapping for checking special quality of dislocations which appear on the digging ants. This results were used to decide a destruction in the case of the final excavation by analyzing with other results. It was possible to know the unstable distribution of a fault line in Face Mapping and to get powerful lens of a surface of discontinuity by tests indoors and outdoors. The results were also used to make a solution. Therefore, It's a successful example using the Partial TopDown for stable digging. And it is important that Face Mapping have to be practiced for solving the uncertainty of ground organization when digging design in the urban city.