• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.400-410
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• 2005

토사지반에서 얕은 터널을 굴착하는 경우, 터널 막장부의 파괴 메카니즘이 터널 안정성에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 일련의 굴진장을 고려한 2차원 종 방향 터널 모형 실험을수행하였다. 그 결과 얕은 터널의 파괴 메카니즘은 굴진장이 길어질수록 파괴모드 1에서 파괴모드 2로 변하는 것을 알 수 있었다. 또한, 모형실험결과와 수치해석을 비교하여 터널에 작용하는 최소 지보압과 진행성 파괴 거동에 대하여 분석하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권5호
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• pp.491-503
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• 2021

Shallow tunnels are vulnerable to earthquakes, and shallow ground is usually inhomogeneous. Based on the limit equilibrium method and variational principle, a solution for the seismic collapse mechanism of shallow tunnel in inhomogeneous ground is presented. And the finite difference method is employed to compare with the analytical solution. It shows that the analytical results are conservative when the horizontal and vertical stresses equal the static earth pressure and zero at vault section, respectively. The safety factor of shallow tunnel changes greatly during an earthquake. Hence, the cyclic loading characteristics should be considered to evaluate tunnel stability. And the curve sliding surface agrees with the numerical simulation and previous studies. To save time and ensure accuracy, the curve sliding surface with 2 undetermined constants is a good choice to analyze shallow tunnel stability. Parameter analysis demonstrates that the horizontal semiaxis, acceleration, ground cohesion and homogeneity affect tunnel stability greatly, and the horizontal semiaxis, vertical semiaxis, tunnel depth and ground homogeneity have obvious influence on tunnel sliding surface. It concludes that the most applicable approaches to enhance tunnel stability are reducing the horizontal semiaxis, strengthening cohesion and setting the tunnel into good ground.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.61-70
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• 2008

지표면 침하량, 침하 기울기 그리고 터널주변의 지반 변위에 대한 관리와 예측은 도심지 저토피 터널의 설계와 시공에서 주요한 인자가 된다. 저토피 터널에서의 굴착에 따른 변형 해석은 터널 측벽부에서 지표부까지 발달하는 전단대의 변형특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 2차원 실내 터널 모형실험과 전단 탄성계수 및 강도 정수의 저하를 고려한 변형률 연화모델 해석을 통하여 미고결 저토피 터널에서의 굴착으로 인한 변형 거동 특성을 규명해 보았다. 변형률 연화모델을 이용한 수치해석과 모형 터널 실험과의 비교에서 지표면 침하, 천단침하 그리고 전단대의 발달형태에서 부합되는 결과가 나타났다. 본 연구에서 변형률 연화모델은 저토피 터널의 비선형 변형해석에 대하여 적용성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.871-885
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• 2017

최근 도심지 등에서 활용도가 높아지고 있는 얕은터널은 구조물에 인접하여 얕은 심도에 건설하므로 그 거동에 따른 주변지반 변위에 대한 연구는 아직 충분하지 않다. 특히, 얕은터널의 측벽에서 변위가 일어나면 주변지반의 이완형태 및 주변지반으로 전이되는 하중의 분포와 크기가 영향을 받을 수 있다. 그러나 지금까지 터널의 측벽변위에 관련된 연구는 많지 않고 그나마 터널과 주변지반을 평면변형률조건(plane strain state)으로 단순화하고 터널 전체의 안정이나 파괴메커니즘 규명에 대한 연구에 국한되어 있고, 터널 측벽일부의 변위에 따른 영향을 연구한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 터널측벽의 변위가 터널 주변 횡방향 하중전이에 미치는 영향을 규명하였다. 이를 위하여 탄소봉으로 지반을 조성하고 알미늄으로 터널의 형상을 모형화하여 터널의 한쪽측벽에 수평으로 변위를 주어 토피(0.5D, 0.75D, 1.0D, 1.25D)를 변화시키면서 모형시험을 수행하였고, 일부 측벽의 파괴에 따른 주변지반의 하중전이 거동을 분석하였다. 연구 결과, 얕은터널에서 토피가 일정깊이(0.75D) 이상이면 토피고에 무관하게 일정한 형태로 터널 측벽파괴가 발생하였고 반대측벽에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 토피고가 일정깊이 이하일 경우에는 한쪽 측벽의 파괴가 반대쪽 측벽에까지 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 터널 굴착시 측벽변위가 예상변위량의 50% 발생하면, 터널 파괴는 75% 이상 진행되는 것을 발견하였다. 그러나, 지반조건에 따라 차이를 보일 수 있으므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.564-569
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• 2005

Usually, Steel pipe grouting method or cut and cover method has been applied to tunnel with very shallow overburden or it is situated in valley. However, in case of lack of overburden height to reinforcement tunnel crown which is very difficult to construction. Also, application of cut and cover method that do not consider surrounding site condition causes popular enmity generation and environmental damage. It is the best alternative method that reduces the amount of excavated soil and excavate tunnel under ground to solve these problems. The tunneling method using cover structure which is to prevent a tunnel from collapse because this method can be reduce excavation area and construct tunnel under ground after set a cover structure and backfill ground. In this study, to know more effective structure type, comparative analysis was performed to behavior characters of slab and arch type construction that can be used to cover structure. Also a 2D and 3D numerical analysis have been performed to verify the stability of ground during excavation. As the result, the tunneling method using cover structure that it can be good alternative method for tunnel with shallow overburden and it through valley

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.11-21
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• 2009

본 논문은 사질토 지반에서 천층터널의 신개념 고성능 지보시스렘을 연구하였으며 새로운 지보시스템의 메카니즘 제안과 기존의 지보시스템과의 비교 분석을 시행하였다. 새로운 지보시스템인 선지보 시스템은 터널의 굴착전에 지반을 보강해주는 효과와 터널의 지보력을 증가시켜주는 여러 가지 장점이 있다. 본 연구에서는 선지보 시스템의 시공순서를 분석하고 터널 시공시 선지보 시스템의 적용성을 검증하기위해 수치해석을 수행하였다. 신개념 지보시스템을 분석한 결과, 신개념 고성능 터널지보시스템은 천층터널에서의 적용성이 뛰어나며, 터널 입 출구, 토사터널, 연약지반에서의 적용성 또한 뛰어난 것으로 판단되어졌다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.81-88
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• 2007

In case of an urban tunnel, the displacement of ground base controls the tunnel design because it is built on shallow and unconsolidated ground many times. There are more insufficiency to describe the ground movement which coincides in the measured result of the situ because the design of an urban tunnel is dependent on the method of numerical analysis used to the existing elastic and elasto-plastic models. We studied about the prediction for the ground movement of a shallow tunnel in unconsolidated ground, mechanism of collapse, and settlement. Also this paper shows comparison with the existing elastic and elasto-plastic model using the unlinear analysis of the strain-softening model. We can model the real ground movement as the increasement of ground surface inclination or occurrence of shear band by using strain-softening model for the result of ground movement of an urban NATM tunnel.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권4호
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• pp.427-445
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• 2015

By means of finite element numerical simulation and pseudo-static method, the shallow-buried bilateral bias twin-tube tunnel subject to horizontal and vertical seismic forces are researched. The research includes rupture angles, the failure mode of the tunnel and the distribution of surrounding rock relaxation pressure. And the analytical solution for surrounding rock relaxation pressure is derived. For such tunnels, their surrounding rock has sliding rupture planes that generally follow a "W" shape. The failure area is determined by the rupture angles. Research shows that for shallow-buried bilateral bias twin-tube tunnel under the action of seismic force, the load effect on the tunnel structure shall be studied based on the relaxation pressure induced by surrounding rock failure. The rupture angles between the left tube and the right tube are independent of the surface slope. For tunnels with surrounding rock of Grade IV, V and VI, which is of poor quality, the recommended reinforcement range for the rupture angles is provided when the seismic fortification intensity is VI, VII, VIII and IX respectively. This study is expected to provide theoretical support regarding the ground reinforcement range for the shallow-buried bilateral bias twin-tube tunnel under seismic force.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.244-254
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• 2015

모래와 자갈이 암반 위에 퇴적된 지층에서 터널의 윗부분이 지하수가 많은 모래자갈층을 통과하는 상황에서 터널을 시공하였다. 지상의 일부 곡선구간에 빌딩들도 있는 저심도 터널을 안전하게 시공하기 위하여 강도가 작고 지하수가 많은 터널천정부의 모래자갈이 터널 내로 낙하하는 유사현상(sand flow)을 예방해야 하였다. 이를 위하여 대구경강관다단그라우팅이나 제트그라우팅으로 터널주변 충적층을 굴착 전에 미리 보강한 후 터널을 시공하였다. 이와 같이 터널을 보강한 효과와 지상빌딩의 안전을 시공 중 계측을 통하여 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.337-346
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• 2013

풍화암반에 저심도 터널을 굴착하였을 때 발생하는 지표침하의 특성을 분석하였다. 터널은 아파트 등 건물하부를 지나고 터널까지의 최저심도는 약 11 m, 터널 폭도 약 11 m이다. 건물에 인접한 터널 180 m 구간에 지표침하핀을 23개 설치하고 약 2년의 공사기간 동안 지표침하를 계측하였다. 이와 같이 계측한 지표침하량을 최적화하여 3차원 지표침하면을 모사하였고 지표침하폭 매개변수(K)와 터널단위길이당 횡단면침하체적(Vs)의 변화를 분석하였다.