• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.339-347
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• 2023

TBM 추진잭이 경사면에 접촉하거나 편심하중이 발생할 때 추진잭의 페데스탈 및 로드 부위에 횡하중에 의한 휨변형이 발생할 수 있다. 이는 추진잭 모듈의 고장을 유발할 우려가 있으므로, 추진잭 모듈 전체에 대한 좌굴 안정성을 검증할 필요가 있다. 본 연구는 추진잭 좌굴 안정성 분석을 위한 좌굴 압축시험방법을 조사하고, 압축시험 시스템을 구성하였다. 추진잭의 전체 부품을 모델링하여 수치해석을 통해 응력집중 파트를 분석하였다. 경사도 0도 조건에서 최대하중을 가압하여 압축시험을 수행하였다. 로드의 변형과 씰의 누유는 관측되지 않아서 0도 조건에서 추진잭의 좌굴 안정성을 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권5호
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• pp.477-486
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• 2024

The process of inspecting and replacing cutting tools in a shield tunnel boring machine (TBM) is called cutterhead intervention (CHI) (Farrokh and Kim 2018). Since CHI is performed by a worker who enters the chamber in TBM, the worker is directly exposed to high water pressure and huge water inflow, especially in areas with high ground water levels, causing health problems for the worker and shortening of available working hours (Kindwall 1990). Ham et al. (2022) proposed a method of reducing the water pressure and water inflow by injecting a grout solution into the ground through the shield TBM chamber, and named it the new face grouting method (NFGM). In this study, the TBM mechanical characteristics including the injection pressure of the grout solution and the cutterhead rotation speed were determined for the best performance of the NFGM. To find the appropriate injection pressure, the water inflow volume according to the injection pressure change was measured by using a water inflow test apparatus. A model torque test apparatus was manufactured to find the appropriate cutterhead rotation speed by investigating the change in the status of the grout solution according to the rotation speed change. In addition, to prove the validity of this study, comprehensive water inflow tests were carried out. The results of the tests showed that the injection pressure equal to overburden pressure + (0.10 ~ 0.15) MPa and the cutterhead rotation speed of 0.8 to 1.0 RPM are the most appropriate. In the actual construction site, it is recommended to select an appropriate value within the proposed range while considering the economic feasibility and workability.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1188-1196
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• 2004

In this paper a determination of the optimal segment sealing material 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 loca]]y 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 combined type sealing material of EPDM gasket with expansional rubber is selected as a optimal segment sealing material for the Han river tunnel considering the geological and site conditions.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.424-442
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• 2005

In this paper a design of a large shield Tunnel through weathered soil and weathered rock in 703 section of seoul subway line No.7 extension project is presented. The geological investigation results show that the projecet region consists mostly of weathered soil with some local weathered rock in the tunnel excavation level. A EPB shield TBM is selected as a optimal excavation machine for the large shield Tunnel considering the geological and site conditions. Also, the shield machine head and cutter for the large shield tunnel type are designed considering site geological conditions and average advance rate in similar projects.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1073-1090
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• 2018

국내 공동구는 주로 신도시 개발사업에 포함되어 건설되었기 때문에 모두 개착 BOX 형태를 이루고 있으나 기존 시가지를 대상으로 독자적 공동구를 건설 중인 해외의 경우 터널식 공동구 형태를 주로 채택하고 있다. 공동구의 사회적 요구가 큰 중심가 도심지는 교통량이 많아 장기적으로 차로를 차단하거나 우회 차로 설치가 곤란한 것이 일반적이므로 터널식 공동구 설치가 합리적이라 하겠다. 이러한 터널식 공동구 활성화를 위해 공동구 최적 설계용량 및 수용시설(전력, 통신, 상수도 등)별 상호 영향인자(열간섭 및 전식, 유지관리 효율성 등)를 고려한 최적화된 단면설계 기술력을 확보할 필요가 있다. 터널식 공동구의 최적단면 설계기술이란 결국 공동구내 수용시설의 최적 배치기법을 도출하는 것이라 할 수 있다. 이러한 설계기법 도출을 위해 우선적으로 해외의 터널식 공동구(Shield TBM, Conventional Tunneling) 내공단면 적용 사례를 조사하여, 단면 내 수용시설의 배치현황, 부대시설 설치 등의 특징을 분석하고, 또한 국내 외의 공동구 설계기준 및 지침서에서 제시하고 있는 내공단면 설계(배치)와 관련한 기준사항들을 정리 분석할 필요가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.849-860
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• 2019

본 논문은 쉴드 TBM의 급곡구간 굴착 시 안정성에 대한 데이터를 얻기 위한 장비 시스템 개발 연구이다. 최근 터널 굴착에 쉴드 TBM 장비가 많이 활용되고 있다. 굴착 시 지반 상부의 건물이나 기존 지하 구조물에 의해 불가피 하게 우회해야 할 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 대비하여 시공의 안정성을 확인하기 위해 시공 전 사전 시뮬레이션이 필요로 한다. 그러므로 본 장비 시스템 개발로 자동화 제어시스템을 구축하여 급곡구간 굴착 모형 시뮬레이션을 통해 모의실험을 진행한다면 안정성을 높일 수 있을 것이다. 장비의 좌·우 각도 및 추력 등을 제어하며 굴착 시 장비에 받는 토압, 추진압에 대한 데이터를 실시간으로 볼 수 있도록 시스템을 개발하여야 한다. 이 시스템으로 굴착 방법과 각도 별 굴착 시뮬레이션을 통한 현장실험에 필요데이터를 수집할 수 있다. 실제 쉴드 TBM 공사 전 축소모형 실험을 통한 평가 시 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제31권1호
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• pp.55-63
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• 2013

싱가포르 전력구 터널 건설공사는 싱가포르 내의 전력수요 증가에 대응하기 위해 지하에 400kV의 고압 전기 케이블 등 송전설비 설치를 위한 터널을 건설하는 공사이다. 본 전력구는 총연장 35km의 터널로서 18.5km의 North-South Line의 3개 공구 (NS1, NS2, NS3)와 16.5km의 East-West Line의 3개 공구 (EW1, EW2, EW3)로 나누어 건설된다. 총 6개의 공구 중 SK건설은 EW2 공구와 NS2 공구를 수주하여 현재 시공중이다. 본 프로젝트의 과업 중 지상과 고압 송전 케이블 터널을 연결하는 수직구가 공구당 3~4개소가 있으며, 시공 중에는 TBM 발진용으로 활용된다. 지하 전력구는 싱가포르 내 도심 한복판을 가로질러 건설되며, 수직구 또한 대부분 도심지 내에 있어 수직구 굴착 시 발파 효율의 극대화와 동시에 싱가포르 소음 및 진동 기준을 만족하는 최적의 발파 설계가 요구된다. 싱가포르 전력구 터널 EW2 공구의 수직구 발파는 현지 허용 진동속도기준을 준수하고 국내의 우수한 발파 설계기술을 적용하여 설계되었으며 본 설계를 통하여 국내의 우수한 발파 설계 및 시공 기술을 전파할 좋은 기회가 될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1049-1060
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• 2018

토압식(Earth Pressure Balanced, EPB) 쉴드 TBM 굴착에서 첨가제 사용을 통해 막장 안정과 배토효율을 증대시키며, 토사지반에의 적용범위를 확대시킬 수 있다. 첨가제로 배합된 굴착토사는 배합 전과 그 거동을 달리하는데, 일반적으로 워커빌리티를 평가하여 비교할 수 있다. 본 연구에서는 국내 화강풍화토와 첨가제를 배합한 후 슬럼프 시험을 통해 워커빌리티를 평가하고, 적절한 배합비를 도출하고자 하였는바, 매 경우마다 슬럼프 시험을 실시하는 것이 많은 노력을 요하므로 실내 혹은 현장에서 슬럼프 시험보다 간편한 시험법이 필요하다고 판단되어 대체 실험으로서 낙하 콘 시험을 고안하였다. 같은 시료에 대하여 슬럼프 시험에 의한 슬럼프 치와 낙하 콘 시험에서의 콘 관입깊이와의 상관관계를 구한 결과 매우 상관성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 국내에 편재해있는 화강풍화토에 대한 쏘일 컨디셔닝의 평가에 핵심인 슬럼프 치 대신 낙하 콘 시험을 이용할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.453-467
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• 2016

본 논문에서는 쉴드 TBM 시공 시 발생 가능한 사건 및 원인의 규명, 리스크 발생의 인과관계 규명, 리스크의 위험도 판별, 리스크의 저감대책 제시를 통한 쉴드 TBM의 전반적인 시공 리스크 관리에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해서 쉴드 TBM의 사고 사례에 대한 문헌조사, 설계 및 시공 전문가 인터뷰를 수행하였다. 리스크 사건은 절삭량 저하, 막장면 붕괴, 지반 침하, 지반 융기, 이수 분출, 배토 불능, 굴착 불가, 지하수 누수의 8개의 그룹으로 나뉘어졌다. 리스크의 원인은 지질 원인, 설계 원인, 시공관리 원인의 3가지 그룹으로 나뉘어졌다. 리스크 원인과 사건간의 인과관계를 체계적으로 분석하기 위하여 베이지안 네트워크를 이용한 도식적인 관계도를 작성하였다. 리스크의 위험도를 산정하기 위하여 리스크가 발생하였을 때 이를 복구하기 위한 다운타임 및 비용을 기준으로 전문가를 대상으로 Analytic Hierarchy Process (AHP)를 수행하였으며, 위험도 결과에 기반하여 리스크 대응단계를 제시하고 이를 실제 리스크 발생사례와 비교하여 검증하였다. 또한 발생 가능한 리스크에 대응하기 위하여 설계 및 시공단계에서의 리스크 저감대책을 제안하였다. 제안된 연구는 TBM 설계자 및 시공자가 현장의 조건을 고려하여 리스크 원인을 선정하고 이로 인해 발생 가능한 리스크를 체계적으로 분석하여 파악할 수 있게 해주며, 리스크의 위험도의 판별 및 그에 대한 설계 및 시공단계에서의 저감대책을 통해 체계적인 쉴드 TBM 리스크 관리에 도움을 줄 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권1호
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• pp.47-59
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• 2024

In this study, a new sustainable material was proposed to prepare precast tunnel lining segments (TLS), which were produced using a fiber-reinforced slag-based geopolymer composite. Slag was used as the geopolymer binder. In addition, polypropylene and carbon fibers were added to reinforce TLSs. TLSs were examined in terms of flexural performance, load-deflection response, ductility, toughness, crack characteristics, and tunnel boring machine (TBM) thrust force. Simultaneously, numerical simulation was performed using finite element analysis. The mechanical characteristics of the geopolymer composite with a fiber content of 1% were used. The results demonstrated that the flexural performance and load-deflection response of the precast TLSs were satisfactory. Furthermore, the numerical results were capable of predicting and realistically capturing the structural behavior of precast TLSs. Therefore, fiber-reinforced slag-based geopolymer composites can be applied as precast TLSs.