• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.109-114
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• 2003

It is the common practice to reinforce excessively the secondary tunnel lining due to the lack of rational insights into the ground loosening loads. The main load of the secondary lining for drained-type tunnels is the ground loosening. The main cause of the load for secondary tunnel lining is the deterioration of the primary support members such as shotcrete, steel ribs, and rockbolts. Accordingly, the development of the analysis model to consider the ground-primary supports-secondary lining interaction is very important for the rational design of the secondary tunnel lining. In this paper, the interaction is conceptually described by the simple mass-spring model and the load transfer from the primary supports to the ground and the secondary lining is showed by the characteristic curves including the secondary lining reaction curve for the theoretical solution of a circular tunnel. And also, the application of this model to numerical analysis is verified in order to review the potential tool for practical tunnel problems with the complex conditions like non-circular shaped tunnels, multi-layered ground, sequential excavation and so on.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1529-1539
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• 2013

최근에 일본의 시공사례에 따르면 터널확대를 위해 보호공(프로텍터)을 설치하고 기존 터널을 사용하면서 시공하는 경우에는 록볼트를 굴착방향에 수직하게 타설할 수 없어서 경사지게 타설하는 경우가 있다. 운용 중인 터널을 확대 시공하는 경우에는 작업조건이 매우 나쁘기 때문에 록볼트의 패턴(경사 록볼트 설치, 사전 록볼트 시공, 록볼트 제외 등)에 대한 검토가 필요하다. 이 연구에서는 모형시험을 이용하여 일반적으로 터널 굴착방향과 수직하게 설치되는 시스템 록볼트의 보강효과와 터널 굴착방향에 경사지게 설치되는 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 비교하였다. 모형 록볼트의 설치각도, 설치간격, 정착 길이 등을 변화시켜 총 24회의 모형시험을 수행하였으며, 모형시험 결과 모형볼트 1개가 부담하는 면적에 대한 이완하중 발생률은 부담면적 감소에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 모형볼트 정착 길이 변화에 따른 이완하중 발생률은 정착 길이가 길어질수록 감소하는 경향이 나타났다. 한편 터널 지보재 설치효과를 주변 지반의 공학적 특성 증가로 간주하는 지보재 모형화 방법에 의한 2차원 수치해석 결과가 모형시험의 처짐 증가량 발생경향을 유사하게 예측하는 것으로 나타나 본 해석 기법이 경사 시스템 록볼트의 보강효과를 적절히 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.651-668
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• 2017

터널 굴착에 따른 초기 안정성 확보를 위해 1차 지보재인 숏크리트와 록볼트를 가장 적절한 시기에 터널 굴착면 주면으로 타설하여야 한다. 이러한 지보재의 역할은 장 단기적인 터널 안정성에 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 록볼트는 터널 굴착시 응력이완에 따라 발생되는 외압을 축력으로 받아들여 터널 굴착면의 숏크리트에 전달하여 전체적인 안정성을 도모하는 중요한 지보재이다. 현재까지 록볼트의 재료는 현장 수급이 유리한 이형강봉을 많이 이용하였으나 최근들어 불확실한 품질의 중국산 자재의 시장진입과 록볼트 주면 모르타르 충전시 흘러내림에 의한 밀실한 충전불량, 용수에 의한 부식 등 다양한 문제점이 나타나고 있다. 특히, 현재의 설계기준상 이형강봉에 대한 기계적 성질의 기준은 있으나 그 외 섬유보강 플라스틱(FRP) 등이 사용될 수 있으나 명확한 기준은 제시되지 않고 있다. 그래서 새로운 소재로 개발되더라도 실제 현장 적용에 있어서는 해결해야 할 부분이 많다. 따라서, 본 연구에서는 상기의 기존 록볼트가 지니고 있는 여러 문제점을 해결, 개선하고자 Autobeam 재료를 이용한 고강도 강관 록볼트(Samrt Pipe-록볼트, 이하 SP-록볼트)를 개발한 내용을 다루고 있다. 개발된 록볼트의 성능평가를 위해 현장시험을 수행하고, 기존 모르타르 충전을 개선할 수 있는 충전재를 개발하여 록볼트의 성능을 더욱 향상하고자 하였다. 또한, 실무현장의 적용성 확보를 위해 설계 및 시공기준에 대한 연구를 수행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권2호
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• pp.154-166
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• 2004

본 연구에서는 측압이 매우 큰 암반에 대규모 유류저장공동을 병렬로 굴착할 경우, 공동 및 지보재의 역학적 안정성을 평가하였다. 수치해석적인 방법을 동원하여 공동 주변 암반의 거동을 분식하고, 주된 지보재인 rockbolt와 숏크리트의 역할을 분석하였으며, 각 지보재의 안정성을 평가하였다. 적정한 지보시스템 구축을 위하여 지보재 모델링 기법, 공동 단면 형상, 지보재의 규격 등이 공동의 안정성에 미치는 영향을 파악하였다. 해석결과 지보재의 타설시기와 다단계 굴착에 따른 공동 형상의 변화가 지보재에 발생하는 응력에 큰 영향이었음을 알 수 었었으며, 강섬유보강 숏크리트의 변형 및 파괴 특성을 고려한 해석기법 개발의 필요성을 확인하였다.

• 산업기술연구
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• 제23권A호
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• pp.69-81
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• 2003

Numerical analysis is important for the design, construction and maintenance of large caverns. The rock mass contains generally discontinuities such as faults, joints and fissures. The mechanical behavior and geometric characteristics of these discontinuities would have a significant impact on the stability of the caverns. In this research the Distinct Element Method(DEM) was used to analyze the structural stability of the large cavern. The Barton-Bandis Joint Model (B-B J.M) was used as a constitutive model for the joint. In addition, two different cases 1) analysis with a support system and 2) analysis with no support system, were analyzed to optimize a support system and to investigate reinforcing effects of a support system. The most significant parameters of in-situ stress, JRC of in-situ natural joints, and spatial distribution characteristics of discontinuities were acquired through field investigation. Displacement (horizontal, joint shear), maximum joint opening, maximum and minimum principal stresses, range of relaxed zone, rockbolt axial forces and shotcrete stresses were calculated at each excavation stage. As a result of analysis the calculated values proved to be under the allowable value Rockbolts also proved to be an efficient support measure to control joint shear displacement which had significant effects on extending the relaxed zone. As a consequence, the structural stability of the cavern was assured with an appropriate support system.

• 터널과지하공간
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• 제15권1호
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• pp.71-79
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• 2005

지표로부터 터널까지의 토피가 얇고 지반이 풍화토 혹은 풍화암으로 연약한 곳에서 두 터널이 교차되도록 굴찰할 때 교차부의 역학적 안정성을 계측으로 확인하였다. 터널의 시공방법은 주로 12 m의 강관 다단그라우팅 3열로 막장전방을 선보강한 후 터널상반부를 굴착하였고 두 터널의 교차부는 자천공 록볼트로 추가 보강하였다. 터널 굴착 후 교차부 주변 지반의 변위가 수렴되어 역학적인 안정을 확인 할 수 있었다. 최종적으로 수렴된 변위는 천단침하와 내공변위가 각각 약 6-7 mm. 약 5 mm로 터널의 심도와 연약한 지반조건을 고려할 때 작은 값이었다. 따라서 길이 12 m의 강관 다단그라우팅 3열로 막장전방을 보강한 후 터널 교차부 주변을 굴착한 것은 변위를 억제하고 터널의 안정화에 효과적인 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.189-198
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• 2003

터널의 대단면화에 따라 각 암반 지보의 역할과 그 보강효과를 확인하고 보다 합리적인 지보구조로의 변화가 요구되고 있다. 특히, 굴착직후 숏크리트에 의한 지보효과가 효과적이지 못한 터널에서는 지보 매커니즘에 대한 추가적인 검토가 필요하다. 강도가 발생하지 않는 터널이 가장 불안한 상태에 있을 때의 지보구조는 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 약재령 (若材令)시 록볼트에 의한 보강효과를 볼트 그라우트재의 경화를 고려하여 모의암반에 의한 실험 및 수치해석을 실시하여 시간의존에 따른 그라우트재의 압축강도와 재령, 부착강도와 재령, 부착강성과 재령과의 관계를 명확하게 하는 것으로 굴착직후의 록볼트의 암반보강 효과를 검토하고, 약재령시 록볼트의 모델화 및 물리정수를 산정하였다. 또 그라우트재의 효과를 가지지 않고도 해결되는 수압팽창형 프리쿠션볼트에 의한 굴착직후의 암반보강효과에 대해서도 검토하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.869-886
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• 2018

록볼트는 지하굴착 중 불연속 암반을 보강하기 위하여 흔히 사용하는 대표적인 지보재 중의 하나이다. 용수가 많은 현장에서는 굴착 시공성을 개선하고 록볼트의 정착효과를 증진하기 위하여 별도의 Drain pipe 설치하게 된다. Drain pipe는 배수경로를 제공하여 작업성 개선에 효과적이지만 지반보강효과를 기대하기 어렵고, 다수 설치 시 불연속 암반의 교란을 증가시키며, 공사비 증가 요인이 된다. 이러한 문제를 개선하기 위하여 암반의 보강과 배수를 겸한 Dual purpose rockbolt (DPR)를 개발하였다. DPR은 신속하고, 경제적으로 암반의 역학적 수리적 안정성을 개선할 수 있었다. FRP (유리섬유 보강 플라스틱)와 steel을 이용한 2가지 DPR을 개발하여 역학적 수리적 성능을 검토하였고, 시공성과 안정성을 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.1-15
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• 2004

숏크리트와 록볼트를 영구 지보재로 사용하는 싱글쉘 터널공법을 도입하고 터널의 장기 내구성을 향상시키기 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 숏크리트의 고성능화를 위한 최신 숏크리트 혼화재료를 소개하였고, 국외에서 적용되고 있는 숏크리트의 제반 설계기준과 품질관리 시험방법들을 정리하였다. 특히 현장에서 숏크리트의 압축강도를 쉽고 빠르게 추정할 수 있는 공기압식 pin 관입시험의 적용사례를 소개하였다. 또한 숏크리트 라이닝과 지반의 상호작용을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 숏크리트 라이닝의 시간 의존적인 경화특성을 고려한 이론적 해석과 숏크리트 라이닝의 설계변수들에 대한 민감도 분석 결과를 고찰하였다. 마지막으로 고성능 숏크리트 라이닝을 영구지보재로 사용하는 대표적인 싱글쉘 터널공법들에 대한 사례들을 제시하였다.