• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.155-165
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• 2002

본 논문은 영동선 동백산역에서 도계역사이를 연결하는 장대터널 (솔안터널)의 시공사례에 대한 연구결과를 제시하였다. 본 터널은 완공시 길이 16.2Km로 국내최장터널이 된다. 본 터널 현장은 단층, 공동 및 함탄층으로 구성된 지질학적으로 복잡한 지역에 위치한다. 2번사갱 굴착을 위하여 사전에 전기비저항탐사 및 지하레이다탐사 등의 지구물리학적인 탐사방법이 단층, 공동 및 함탄층을 사전에 찾아내는데 활용되었으며, 이 방법은 상당한성과가 있었다. 이 물리탐사결과 및 현지 시추자료는 터널 보강설계를 개선하기 위한 자료로 활용되었다. 강관다단 그라우팅 방법은 단층 및 공동이 발달한 지역에서 좋은 보강 및 그라우팅효과를 발휘함이 입증되었다. 함탄층에서는 스웰렉스 록볼트와 공내 몰탈 그라우팅을 병행한 방법이 효과적임이 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권4호
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• pp.300-311
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• 2008

삼병렬 터널은 3개의 터널이 서로 나란히 배열되는 형태의 터널이다. 본 연구에서는 터널간 이격거리, 터널단면 형상, 지보조건, 지반조건 등이 서로 다른 7가지 삼병렬 터널 모형들에 대한 축소모형실험을 통하여 모형별 균열개시압력과 터널 주변지반의 변형거동을 조사하였다. 터널간 이격거리가 작은 모형일수록 낮은 압력 수준에서 필러의 파괴가 일어나고 터널의 내공변형량도 증가하여 터널의 안정성은 감소하였다. 터널단면의 형상이 아치형, 편평아치형, 사각형인 모형들 중에서 사각형 단면을 가진 터널의 안정성이 가장 작았으며, 천반곡률반경이 작은 아치형 터널이 편평아치형 터널보다 안정성이 우수하였다. 터널의 천장부에 모형 록볼트를 설치한 모형은 무지보 터널 모형에 비하여 균열개시압력이 클 뿐만 아니라 천단침하량도 적게 나타나 지보의 효과를 확인할 수 있었다. 이방성 암반내 터널 모형은 등방성 모형과 매우 다른 변형거동을 나타내었으며, FLAC을 사용한 수치해석 결과는 모형실험의 결과와 정성적으로 부합하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권11호
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• pp.39-49
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• 2011

본 연구는 대각선 병설터널의 건설로 인한 응력과 변위 특성을 연구하였다. 이 연구에서 그 특성들이 터널의 직경(D)는 13m 그리고 지반은 풍화암으로 가정하여 해석하였다. 해석에서 pillar 폭은 2.0D, 2.5D, 3.0D, 토피고는 3D, 4D, 5D, 그리고 대각선 병설터널의 설치각도 $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$로 변화시켰다. 그리고 해석에 사용한 프로그램은 지반 공학적 문제해석에 널리 사용되고 있는 FLAC을 사용하여 발생하는 숏크리트 및 록볼트 응력과 주변지반 변위를 대각선 병설터널의 pillar 폭, 토피고, 그리고 설치각도에 따라 구하고 분석하였다. 그 결과 풍화암 지반에서는 pillar 폭 2.0D이상, 토피고 5.0D이상, 그리고 대각선 병설터널의 설치각도가 적을수록 주변 지반에 영향을 덜 미치고 터널의 안정에 유리한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.403-413
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• 2007

터널과 같은 지하공간 구조물에 있어서 록볼트는 숏크리트와 함께 주요 지보재 중의 하나이며, 그러므로 록볼트 시공품질 정도에 따라 이러한 지중구조물의 안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 록볼트를 따라 전파되는 유도파에 대하여 푸리에 및 웨이브렛 변환을 이용하여 록볼트의 건전도를 평가하는데 있다. 각기 다른 결함비율을 가진 다섯 개의 록볼트 시험체를 제작하여 콘크리트 블록에 매설한 후, PZT($Pb[Zr_xTi_{1-x}]O_3$: lead zirconate titanate) 엘리먼트로 유도파를 발생시키고 AE(acoustic emission) 센서를 이용하여 신호를 측정하였다. 수집된 신호는 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 분석하였고, 가버 웨이브렛을 사용한 웨이브렛 변환을 이용하여 시간-주파수영역에서 분석하였다. 푸리에 변환을 이용하여 얻은 스펙트럼을 분석하면 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 고주파 대역 에너지의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 시간-주파수 영역에서의 각 파군별 최대 에너지가 나타나는 지점의 시간차는 각 반사파군 간의 이동 시간차를 나타내며, 이를 통해 계산된 유도파의 에너지 속도는 록볼트의 공동결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구는 스펙트럼 비와 에너지 속도가 록볼트의 건전도 평가에 있어서 하나의 지표가 될 수 있음을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.245-256
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• 2008

터널 주지보재의 하나인 강지보재는 굴착 후 숏크리트 또는 록볼트의 지보기능이 발휘되기까지 터널 굴착면의 안정을 도모하는데 매우 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 수평터널의 강지보재는 중력방향으로 설치되고 있으며 시공성 및 안정성 측면에서 모두 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 경사터널의 경우는 터널 벽면에 작용하는 주응력 방향과 중력방향이 서로 다르기 때문에 최적의 강지보재 설치방향은 수평터널에서의 중력방향과는 다를 수 있다. 본 연구에서는 수치해석 방법을 이용하여 경사터널 벽면에 작용하는 힘의 작용방향을 규명하였으며 그 방향이 최적의 강지보재 설치방향이 될 수 있다. 즉, 강지보재의 지보효율은 터널 변위가 발생하는 방향으로 저항하도록 설치하는 경우에 최대가 될 수 있다. 국내 터널설계기준에서 제안하고 있는 경사터널에서의 세 가지 강지보재 설치방향을 모델로 설정하여 단계별 해석을 통한 비교검토를 수행하였다. 연구결과 경사터널 벽면에서의 변위 발생각은 막장경사와 관계없이 모두 터널 굴착면에 수직한 방향과 유사한 각도로 발생하므로 경사터널에서의 강지보재는 터널 굴착면에 수직인 방향으로 설치하는 경우가 지보효율 측면에서 보다 유리한 것으로 검토되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.231-238
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• 2012

록볼트는 터널 주변 원지반의 소성영역 확대를 방지하고 원지반의 안정성을 증가시키므로 굴착면 개방에 따른 취약점을 보완하여 2차 변형을 억제하는 주 지보재 역할을 할 수 있어 지반조건이 불량한 경우에는 시스템 볼팅하는 것이 일반적이다. 시스템 볼팅은 보통 굴착방향과 수직하게 설치하게 되는데 장소가 협소하거나 시공여건상 볼트 삽입이 어려운 곳에서는 짧은 볼트를 연결하여 사용하거나 경사지게 설치하는 경우가 있다. 본 연구에서는 록볼트 보강효과를 분석하기 위하여 경사 볼트로 보강된 지반을 단순보로 가정한 실내모형시험을 실시하였다. 경사볼트의 설치각도, 종방향 및 횡방향 설치간격, 토피고 등을 변화시켜 99회의 모형시험을 수행하였으며, 단순보로 조성된 모형지반의 토피하중에 의한 처짐량 및 연직토압을 측정하였다. 모형시험결과 볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 처짐량이 급격히 증가하는 경향이 나타났으며, 모형지반의 이완하중 발생률도 모형볼트의 설치각도가 $75^{\circ}$ 이하인 경우 급격히 증가하는 것으로 나타나 경사 볼트의 최적 설치각도는 $90^{\circ}{\sim}75^{\circ}$ 범위인 것으로 판단하였다. 또한, 볼트의 종방향 및 횡방향 설치간격이 좁아질수록 보강효과가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.70-77
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• 2010

마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법은 터널시공 시 지반개량을 위해 자주 사용된다. 본 연구는 교량기초 직하부에 터널 굴착시공 시 마이크로시멘트와 마이크로파일의 보조공법의 사용에 따른 교량과 터널지보재의 영향을 검토한다. 이를 위해 교량의 시공단계와 보조 공법의 단계를 포함하여 단계를 세분화하고, 상시 하천의 수압이 작용하고 있으므로 침투류-역학 연계해석을 수행한다. 이 결과 설계기준값을 상회하는 교각의 부등침하, 교각기초의 각변위량이 발생되는 것으로 조사되었으며, 교량 받침부에 상당량의 추가 반력이 작용되는 것으로 나타났다. 또한 지보재의 응력도 거의 모든 단계에서 기준값을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 마이크로시멘트 그라우팅의 시공과정에서 작용하는 주입압이 하부의 암반 층에 의해 구속됨에 따라 주변 지반에 직접 전달 되고, 특히 상부구조물에 큰 영향을 주기 때문인 것으로 판단된다. 단층 대를 보강 하기 위한 마이크로시멘트 그라우팅은 중고압의 가압이 필요하며, 그라우팅에 의한 주입압은 상부구조물의 안전성에 큰 영향을 미친다. 따라서, 구조물의 직하부에서 시공되는 마이크로시멘트 그라우팅에 대한 안전성 검토시 주입압에 의한 지반의 거동 및 구조물의 안전성에 대한 검토과정이 반드시 포함되어야 하며 주입압의 설정 및 관리가 매우 중요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.479-499
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• 2019

공용중인 터널의 조사 및 평가는 시설물안전법의 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(터널)편에 따라 외관조사와 내구성조사를 근거하여 상태평가를 수행하고 있다. 본 연구에서는 종방향균열의 발생요인 파악을 위해 준공 후 10년이 경과되어 최초 정밀안전진단이 실시된 NATM터널 12개에 대해 균열과 라이닝의 두께를 검토하여, 이를 반영한 상태평가 수정사항을 모색하였다. 종방향균열에 대한 굴착지반의 영향을 검토하기 위해 지보패턴, 이를 구성하는 지보재 시공 조건, 라이닝의 재료적 특성, GPR탐사를 통한 라이닝 두께 등을 터널 형상 및 용도에 따라 4개의 그룹으로 나누어 자료를 분석하였다. 균열발생밀도는 숏크리트, 록볼트, 강지보재의 지보재 지지능력에 따라 변화되나 굴착지보패턴에 따른 균열발생과의 연관성은 낮은 것으로 나타났다. 라이닝 재료적인 특징인 물-시멘트비, 시멘트함유량, 강도 등이 균열발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, GPR탐사의 라이닝 두께를 반영한 상태평가에서는 평균 0.03 정도(분포, 0.001~0.071)의 점수증가를 야기하는 것으로 확인되어 향후 라이닝 두께 부족을 고려하는 현실적인 상태평가 방안에 대한 검토가 필요하다.