• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.443-453
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• 2013

본 연구에서는 주방식 지하구조물의 안정성을 좌우하는 무지보 암주의 거동을 수치해석에 의해 검토하였다. 암주의 강도를 추정하기 위해 기존 연구들에서 제시된 경험식들을 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 분석 결과, 암주의 폭이 높이보다 커질수록 암주 강도와 암반 강도의 비율이 증가하여 안정성 확보에 유리한 것으로 나타났다. 특히, 본 연구의 해석조건에서는 암주의 폭과 높이의 비율이 약 1.5 이상이면 무지보 암주의 강도가 암반의 압축강도보다 크게 얻어졌다. 또한 암주의 형상 조건에 따라 수치해석 결과와 유사한 결과를 산출하는 경험식이 다소 상이하여, 현장자료 기반의 경험식을 활용하기 위해서는 암주의 형상 조건에 따라 적합한 경험식을 적용하는 것이 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.577-587
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• 2021

격자형 지하공간 공법은 원지반의 강도를 최대한 활용하는 지하공간 굴착 공법이다. 격자형 지하공간의 안전성을 확보하기 위해서는 암주에 대한 안전성뿐만 아니라 실제 사용되는 공간(Room)에 대한 안전성 또한 확보되어야 하므로 암주와 동시에 공간(Room)에 대한 안정성이 평가되어야 하나, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 격자형 지하공간의 룸(Room)과 암주 안전성에 대한 평가방안을 연구하였다. 지반조건, 암주 폭, 룸 폭을 매개변수로 한 총 125가지 경우의 수치해석을 수행하여 암주의 안전율은 지반의 강도가 증가할 경우 안전율이 증가하는 것을 확인하였고, 암주의 폭이 넓어질 경우는 안전율 증가 폭이 감소하는 것을 확인하였다. 룸 변형률은 한계변형률을 적용하여 평가하였으며, 암주의 폭이 좁아질수록 높게 나타나고, 룸의 폭이 좁아질수록 변형률이 작게 발생하였다. 암주 안전율과 룸 변형률에 대한 상관관계 분석 결과 암주 폭에 따라 암주의 기준 안전율 이상을 확보할 수 있는 룸 변형률의 상한값을 도출 할 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과는 지반조건, 룸 폭 등을 고려하여 실제 설계를 수행할 경우 룸의 안전성을 확보 할 수 있는 가이드라인으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.675-683
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• 2015

주방식 지하구조물은 주방식 채광법의 개념을 이용한 지하구조물 건설 방법이다. 주방식 공법에서 배수는 터널의 싱글쉘 개념과 유사하며, 주방식 지하구조의 장기적인 안정화를 위해서 복공 뒷면의 지하수를 배수하여 지하수위를 사전 저감시키는 방식이 유효하다. 그러나 배수공에 의한 지하수위 저감 방식은 지하 굴착시 굴착면에 지하수압이 작용하지 않거나 발생 용수량이 크지 않다면 배수공은 필요치 않게 된다. 본 연구에서는 지하 굴착시 발생용수량에 따른 배수공 적용 유무를 검토하여 주방식 지하구조에서 배수공 적용 유무를 판단하는 기준을 제안하고자 하며, 배수공 적용이 불필요한 구간에 대해서는 숏크리트를 통한 유도 배수시스템을 제안하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.585-597
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• 2013

본 연구에서는 주방식 지하구조물의 안정성 검토방안을 마련하기 위해 암주와 천장부의 거동을 수치해석 방법으로 검토하였다. 또한, 기존 자원개발 분야에서 고려하는 주방식 공법의 설계 개념과는 달라져야 하는, 공간 확보차원에서의 합리적인 주방식 공법의 설계 절차 및 개념을 제시하였다. 주어진 지반 조건에서 암주의 형상비와 천장부의 길이에 따른 수치해석을 수행하였으며 초기 이완이 시작되는 시점에서의 파괴유형과 위치 변화를 검토하였다. 해석결과, 천장부 폭과 암주 폭과의 비(w/s)와 파괴시점의 상재하중간의 관계는 선형관계를 보였으며, 천장부 폭과 암주 폭의 비가 주방식 채광 설계에서는 매우 중요한 설계인자로 다루어지는 암주의 폭과 높이 비(w/H)보다 구조물의 안정성 확보차원에서는 더욱 민감한 설계인자인 것으로 나타났다. 이는, 암주의 안정성 만을 확보하는 차원에서 수행되는 주방식 채광 설계법과는 달리, 암주부와 함께 구조물 천장부 및 어깨부의 안정성까지도 함께 고려하여 지하구조물의 안정성을 확보할 수 있는 구조물 설계가 되어야 함을 의미한다. 또한, 지하구조물의 형상에 따라 초기 이완대가 발생하는 위치와 전단 또는 인장파괴 등 파괴유형도 다르게 나타나, 주방식 지하구조물에 대한 설계는 상재하중에 따른 천장부와 암주의 안정성을 연계하여 수행하는 것이 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2023

본 연구에서는 수치해석을 이용해 주방식 지하공간의 안정성을 검토하고 고찰하였다. 수치해석을 수행하기에 앞서 현장지반조사를 수행하고 지반조사결과를 이용하여 지보패턴을 선정하였다. 지보패턴은 암반 등급 별 Type-1, 2, 3을 선정하였으며 주방식 지하공간은 암주와 지하공간으로 구성된 형상으로 구성되어 효과적인 모사를 위해 3차원 수치해석모델을 개발하였다. 지보패턴 안정성 검토결과, 모든 지보패턴에서 천단변위, 내공변위, 지보재 응력 모두 안정한 것으로 확인되었다. 시공단계에 의한 해석결과, 암주가 형성되는 시공단계에서 지하공간에 과도한 응력이 발생하는 경향이 확인되었다. 이를 통해, 실제 시공 시 암주 형성 시공단계에서 정밀한 시공이 요구될 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제24권5호
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• pp.335-343
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• 2014

무지보 암주에 의해 채굴적의 안정성을 확보하는 주방식 채광법은 전 세계적으로 가장 일반적이며 널리 활용되고 있는 지하 채광법이다. 경제적이고 운용 중에 확장이 가능한 주방식 채광법을 지하공간 건설에 적용하기 위한 기초 연구로서, 본 연구에서는 주방식 지하구조에서 가장 중요한 무지보 암주의 설계방법을 고찰하고 주요 설계변수들에 대한 총 125개 조건의 변수해석을 실시하였다. 이상의 연구결과, 암주의 폭과 암주의 안전율은 매우 뚜렷한 선형관계를 보이며, 암석의 압축강도가 동일할 경우에는 공간 폭과 암주 폭의 비율이 증가할수록 무지보 암주의 안전율이 음지수 함수 형태로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 변수해석 결과들을 바탕으로, 암석의 압축강도와 설계 안전율에 따라 무지보 암주의 설계 형상변수를 쉽게 추정할 수 있는 도표를 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.599-612
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• 2013

본 연구에서는 지하공간 건설을 위한 주방식 공법에 대해 기존 전통적인 지하공간 건설공법에 대비한 공사비 측면의 경제성 검토를 가정된 전형적인 지반조건에 대해 수행하였다. 경제성 비교검토를 위해 지하철 역사 등 대규모 지하공간 조성에 적용되고 있는 전통적인 공법 중 하나인, 2아치 터널 굴착 공법을 비교대상 공법으로 선정하고 동일한 공용 단면적을 확보하도록 굴착하였을 때 소요되는 공사비를 산정하여 비교하고 타당성을 검토하였다. 주방식 공법에 적용할 보강 공법 등은 기존 공법에서 사용하는 방식을 차용하는 것으로 가정하였으며 특히, 굴착 공사의 경우, 주방식 공법은 대체적으로 직사각형 단면을 사용하나 기존 공법과의 비교를 위해, 그리고 공간 천정부 및 암주부의 지반 자체 지지력을 최대한 증가시키기 위해 아치형의 터널 형태로 굴착하는 것으로 가정한 검토를 수행하였다. 검토 결과, 건설 요구 공간이 넓어질수록, 암반의 상태가 양호할수록 기존 전통 터널공법 대비 주방식 공법의 경제성이 더욱 향상될 수 있는 것으로 파악되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.487-495
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• 2014

본 연구에서는 주방식 지하구조물에서 지보재 설계를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 지보재 설계에 앞서 설계에 필요한 암주와 공간의 형상별 천단변위, 최대 주응력, 소성영역에 대한 해석을 수행하였다. 해석에 사용할 매개변수를 최적화 하기위해 주방식 지하구조물의 대상 심도와 지반 조건은 기존 지하철 정거장 건설 사례를 분석하여 결정하였으며 지하공간의 활용 목적에 따라 암주의 형상과 공간의 형상을 설정하여 총 180가지의 경우를 선택하였다. 매개변수 해석을 통해 획득한 결과는 향후 지하구조의 안정성과 공간 활용성, 시공장비의 적용성을 고려하여 지보재 설계와 설치 여부를 판단할 수 있는 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제35권3호
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• pp.1-8
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• 2017

본 연구에서는 다층 주방식 채광 광산에서 우발적 폭발이 일어났을 때 구조변수가 파괴(낙석 등)에 미치는 영향 및 기여도를 평가 분석하였다. 다층 주방식 광산에서 대형 폭발에 따른 최대진동속도 영향을 산출하기 위해 AUTODYN으로 수치해석을 수행하였으며, 각 인자들의 기여도 분석을 위해 강건설계 실험계획법을 이용하여 설계인자를 분석하였다. 분석에 사용된 직교배열은 $L_9(3^4)$ 이었고 변수는 각각 3수준의 값을 갖는 광주의 높이, 광주의 폭, 갱도 폭, 바닥필라 두께 등으로 하였다. 분석결과 폭발원 갱도로 부터 하부레벨 갱도 천반에서 최대진동속도 발생에 가장 큰 영향을 미치는 것은 광주의 높이이며, 이어서 바닥필라, 갱도 폭, 광주의 폭 순으로 나타났다. 수평인접 갱도 측면중앙의 경우는 광주의 폭, 갱도 폭, 광주의 높이, 바닥필라의 두께 순으로 기여율이 평가되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.511-524
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• 2016

주방식 지하구조물은 룸과 암주로 이루어진 격자 형태의 지하구조물로 굴착순서에 따라 주방식 지하구조물의 시공성과 경제성이 좌우될 수 있다. 선행연구에서는 주방식 지하구조물의 굴착공정에서 중요하게 다뤄질 수 있는 발파굴착 공정을 장비 운영과 현행 발파 규정 및 건설공사 표준품셈에 근거하여 검토하였다. 굴착공법으로는 점보드릴을 이용한 발파공법을 가정하였으며, 기존 연구에서 제시한 가로 세로 병행시공방식으로 검토하였다. 연구에서 고려한 단면의 크기에 따라 필요한 착암 공정에 대한 천공시간을 산정하였으며 기존 도로터널 사례를 통해 버력처리 및 지보재 설치 공정의 소요시간을 산정하였다. 굴진면 운용 수를 고려하여 굴착 사이클을 산출하였으며 이를 통해 운영가능한 천공장비의 최대 대수와 최소 대수를 수식화하여 제시하였다.