• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.401-408
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• 2005

Recently shield TBM tunnellings are being applied to subway construction in Korean cities. Generally these kinds of tunnellings have the problems in the stability of ground such as subsidence because urban subway is constructed in the shallow depth. A sinkhole occurred on the road just above the tunnel during tunneling in Kwangju, so a survey for upper layer of the tunnel was needed. But conventional Ground Probing Radar can't be applicable due to the presence of steel-mesh screen in the shield segment, so no existent geophysical method is applicable in this site. Because the outer surface of each shield segment is electrically insulated, dipole-dipole resistivity method which is popular in engineering site investigation, was tried to this survey for the first time. Specially manufactured flexible ring-type electrodes were installed into the grouting holes at an interval of 2.4 m on the ceiling. The K-Ohm II system which has been developed by KIGAM and tested successfully in many sites, was used in this site. The system consists of 1000Volt-1Ampere constant-current transmitter, optically isolated 24 bit sigma-delta A/D conversion receiver - maximum 12 channel simultaneous measurements, and graphical automatic acquisition software for easy data quality check in real time. Borehole camera logging with circular white LED lighting was also done to investigate the state of the layer. Measured resistivity data lack of some stations due to failing opening lids of holes, shows general high-low trend well. The dipole-dipole resistivity inversion results discriminate (1) one approximately 4 meter diameter cavity (grouted but incompletely hardened, so low resistivity - less than $30{\Omega}m$), (2) weak zone (100-200${\Omega}m$), and (3) hard zone (high resistivity - more than 1000${\Omega}m$) very well for the distance of 320 meters. The 2-D inversion neglects slight absolute 3-D effect, but we can get satisfactory and useful information. Acquired resistivity section and video tapes by borehole camera logging will be reserved and reused if some problem occurs in this site in the future.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.553-561
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• 2015

본 연구에서는 국내에 활발히 적용되기 시작한 쉴드 TBM 터널의 합리적인 유지관리를 위한 성능평가 기준을 제시하였다. 이를 위해 국내 외 성능평가 기준을 분석하였고, 국내 시공된 쉴드 TBM 터널에 대한 현장조사 및 정밀안전진단 보고서 분석을 통한 변상사례를 조사하여 성능평가 항목을 균열, 누수, 파손, 박리, 층분리 및 박락, 백태, 품질상태, 철근노출, 탄산화, 단차, 볼트상태, 배수상태, 지반상태, 접속부상태, 공동구 상태로 선정하였다. 또한 다중의사결정기법인 AHP 기법을 활용하여 선정된 성능평가에 대한 합리적인 가중치를 산정하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권1호
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• pp.29-39
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• 2023

As the intensity of urban underground space development increases, more and more tunnels are planned and constructed, and sometimes it is inevitable to encounter situations where tunnels have to underpass the river embankments. Most previous studies involved tunnels passing river embankments perpendicularly or with large intersection angle. In this study, a project case where two EPB shield tunnels with 8.82 m diameter run parallelly underneath a river embankment was reported. The parallel length is 380 m and tunnel were mainly buried in the moderate / slightly weathered clastic rock layer. The field monitoring result was presented and discussed. Three-dimensional back-analysis were then carried out to gain a better understanding the interaction mechanisms between shield tunnel and embankment and further to predict the ultimate settlement of embankment due to twin-tunnel excavation. Parametrical studies considering effect of tunnel face pressure, tail grouting pressure and volume loss were also conducted. The measured embankment settlement after the single tunnel excavation was 4.53 mm ~ 7.43 mm. Neither new crack on the pavement or cavity under the roadbed was observed. It is found that the more degree of weathering of the rock around the tunnel, the greater the embankment settlement and wider the settlement trough. Besides, the latter tunnel excavation might cause larger deformation than the former tunnel excavation if the mobilized plastic zone overlapped. With given geometry and stratigraphic condition in this study, the safety or serviceability of the river embankment would hardly be affected since the ultimate settlement of the embankment after the twin-tunnel excavation is within the allowable limit. Reasonable tunnel face pressure and tail grouting pressure can to some extent suppress the settlement of the embankment. The recommended tunnel face pressure and tail grouting pressure are 300 kPa and 550 kPa in this study, respectively. However, the volume loss plays the crucial role in the tunnel-embankment interaction. Controlling and compensating the tunneling induced volume loss is the most effective measure for river embankment protection. Additionally, reinforcing the embankment with cement mixing pile in advance is an alternative option in case the predicted settlement exceeds allowable limit.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.421-435
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• 2017

최근 국내 지상 구조물의 포화 및 파이프 라인 시설 과밀화 현상과 난개발로 인해 지상 구조물의 대안으로 지하 구조물에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 도심지 인프라 구축을 위한 NATM 터널 공사에 발생하는 진동 및 소음 문제를 예방하기 위해 기계식 터널 공법인 쉴드 TBM 공법의 기계화 터널 시공이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 기계화 터널의 직선 시공과 급곡선 시공 시 쉴드 TBM의 구조적 안정성을 위한 쉴드 TBM 추력에 대한 중절잭, 쉴드 잭, 스킨 플레이트의 구조적 안정성 기술에 대해 연구하였다. 시공 사례 및 쉴드 TBM의 작동원리를 이론적 접근 방법으로 검토, 분석한 결과, 쉴드 TBM의 직선 및 급곡선 시공시 주요 인자에 의해 커터헤드의 회전력, 중절잭, 쉴드 잭에 대한 추력 및 커터헤드의 여굴량이 중요한 것으로 나타났다. 또한 굴진 내부 작업자의 안전 및 장비의 원활한 작동을 위해 스킨 플레이트 구조의 안정성 확보는 매우 중요 사안이므로 이번 연구를 통해 장비의 일반적인 구조 및 구성을 검토하여 직선 및 급곡선 시공 시 스킨 플레이트 구조에 미치는 주요 인자 및 구조 안정성을 실험적인 시뮬레이션 수치해석을 통해 검토하였다. 이에 직선 및 급곡선 시공 시 작용 되는 가상의 토질을 선정하여 중절잭의 하중을 비교 검토 하여 스킨 플레이트의 구조 안정성을 평가하고 형상을 최적화 하였다. 현재 국내 시공 중인 쉴드 TBM 타입의 구조 및 작동 방식이 매우 유사하므로, 추후 국산화 기술 개발 및 신규 장비 개발과 쉴드 TBM의 취약부 및 안정성을 검토하는데 기여 할 것으로 기대된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 추계학술대회 논문집(II)
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• pp.569-578
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• 2003

In this paper a determination of the optimal excavation method and machine type for a tunnel under the Han river between the Sungsoo-dong, Sungdong-Gu and the Chungdaw-dong, Kangnam-Gu in the Bundang railway. The geological investigation results show that some fractured zones exist locally under the northern boundary of the Han river bed, but the other regions consist mostly of hard rocks of good quality in the tunnel excavation level. Also, a hign water pressure of $5kgf/cm^2$ and a flash inflow of river water due to old boring holes are expected during tunnel excavation. A EPB shield TBM is selected as a optimal excavation machine for the Han river tunnel considering the geological and ,site conditions.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.655-660
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• 2005

Recently, the crossing tunnel has been constructed to maintain the operation highway as well as railroad. The advantages of adopting RPS method in crossing tunnel construction are needed a little space and easy to change the direction of cutting shoe during the construction of pipe roof. The numerical analysis of RPS was performed for the application in the crossing tunnel under railroad. The earth pressure distribution and settlement were predicted when the RPS method was applied during the excavation for crossing tunnel construction.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.71-82
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• 2015

최근 시민편의를 위한 도심지 사회기반시설의 확충으로 인하여 민원최소화와 시공안정성을 고려한 쉴드터널 시공이 증가하고 있다. 대부분의 쉴드터널은 지하수가 유입되지 않는 비배수조건으로 가정하여 설계되지만 현장에서는 배수시설을 설치하여 지하수를 배출하는 배수터널처럼 운영되므로 설계 시 배수조건이 고려될 필요가 있다. 또한 우리나라 전역에 넓게 분포하고 가장 많이 이용되는 화강풍화토 지반에 대한 고려도 필요하다. 본 논문은 배수 및 응력조건을 조절할 수 있고 지하수면 아래 화강풍화토 지반에 위치한 터널을 모사할 수 있는 실험장비를 이용하여 실험하였으며, 전응력, 간극수압 및 배수내관의 유입유량을 측정하였다. 실험결과 배수조건 시 간극수압 감소로 인하여 전응력이 비배수조건보다 작게 나타났고, 유입유량은 재하응력에 비례하였다. 결과적으로 쉴드터널 설계 시 배수조건이 고려된다면 라이닝 작용 응력이 감소되기 때문에 경제성 높은 설계가 가능할 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.875-885
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• 2019

본 논문은 쉴드 터널의 신뢰성 기반 설계시에 세그먼트 라이닝에 작용하는 전체 하중에 대한 변동계수와 토압에 대한 변동계수를 제시하였다. 이를 위해 국내 도심지 구간에 해당하는 지반 조사 자료를 분석하여 풍화토 및 풍화암에 대한 통계적 특성치를 산정하였으며, MCS기법을 활용하여 이 값들을 Terzaghi 이론식에 적용하여 변동계수를 산정할 수 있었다. 그 결과, 풍화토및 풍화암에 대한 이완하중의 변동계수는 0.08~0.14의 범위로 나타났고, 작용하는 전체 하중에 대한 변동계수는 LC1 = 0.38, LC2 = 0.33, LC3 = 0.37이 적절한 것으로 나타났다. 제시된 변동계수는 쉴드 터널의 세그먼트에 대한 신뢰성 기반 설계시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.179-194
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• 2017

쉴드터널의 세그먼트 라이닝 단면 설계는 일반적으로 빔-스프링 모델을 사용하여 이루어지며, 산정되는 단면력은 모델구성요소인 작용하중, 지반반력계수, 세그먼트 조인트 위치 및 강성 등의 영향을 받는다. 국내 쉴드터널 세그먼트라이닝의 설계는 해외에서 사용되고 있는 구조해석 모델과 이음부 강성을 주로 이용하고 있으며, 기존 설계에서 사용하고 있는 구조해석 모델이나 조인트 강성을 적합여부 검토 없이 관행적으로 사용해오고 있다. 본 연구에서는 쉴드터널 세그먼트 라이닝의 부재력을 산정하기 위해 필요한 지반반력계수, 모델링 방법 등 빔-스프링 모델의 기본 구성요소들에 대한 비교 검토를 통하여 세그먼트 라이닝 설계법을 구성하는 기본 요소들의 적용방법을 제안하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권5호
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• pp.417-426
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• 2024

Shield tunneling method is widely used to build tunnels in complex geological environment. Stability control of tunnel face is the key to the safety of projects. To improve the excavation efficiency or perform equipment maintenance, the excavation chamber sometimes is not fully filled with support medium, which can reduce the load and increase tunneling speed while easily lead to ground collapse. Due to the high risk of the face failure under non-fully support mode, the tunnel face stability should be carefully evaluated. Whether compressive air is required for compensation and how much air pressure should be provided need to be determined accurately. Based on the upper bound theorem of limit analysis, a non-fully support rotational failure model is developed in this study. The failure mechanism of the model is verified by numerical simulation. It shows that increasing the density of supporting medium could significantly improve the stability of tunnel face while the increase of tunnel diameter would be unfavorable for the face stability. The critical support ratio is used to evaluate the face failure under the nonfully support mode, which could be an important index to determine whether the specific unsupported height could be allowed during shield tunneling. To avoid of face failure under the non-fully support mode, several charts are provided for the assessment of compressed air pressure, which could help engineers to determine the required air pressure for face stability.