• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.545-556
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• 2016

운영 중 해저 터널의 안정성 평가에 다양한 계측 정보를 사용해서 역해석하면, 효율적인 오차율 이내의 결과를 획득할 수 있다. 선행 연구에서 검증된 차분진화 알고리즘 기반의 역해석 수행 시 FLAC3D 등 범용 지반해석 프로그램을 사용했지만, 상대적으로 해석시간이 오래 걸리고, 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로, 상대적으로 해석시간이 짧게 소요되는 beam-spring 모델기반의 FEM solver를 Python 언어로 개발하여, 기구축된 차분진화 알고리즘과 결합하였다. 계측 데이터로부터 실시간에 가깝게 운영 중 터널의 안정성 평가가 가능할 것으로 판단되며, 우선 솔버 개발에 용이한 종단방향 터널에 대해서 프로그램을 개발하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.498-506
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• 2009

복공식 압축공기 저장 터널의 라이닝은 고압의 공기압을 견뎌야 하므로 일반 도로터널 라이닝의 경우와는 다른 접근법에 의해 안정성 해석이 수행될 필요가 있다. 이에 따라 이 연구에서는 원통형 실린더의 탄성해 및 탄소성 해를 기반으로 하여 복공식 압축공기 저장터널에 설치되는 콘크리트 라이닝의 안정성 해석법이 제안되었다. 탄성해석의 경우 라이닝 내측 경계면의 항복개시조건을 라이닝 파괴기준으로 설정하였다. Mohr-Coulomb 항복기준을 적용한 탄소성 해석의 경우 최대 허용 항복 깊이까지 항복영역이 확대되는 조건을 파괴기준으로 설정하였다. 제안된 방법을 이용한 안정성해석 결과 라이닝의 내측 공기압과 배면하중의 상대적 크기가 라이닝의 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 상대적으로 추정이 힘든 배면하중의 정확한 예측이 라이닝 안정성 평가에서 매우 중요한 것으로 나타났다. 이에 따라 배면하중의 크기에 큰 영향을 주는 라이닝 설치시점 선택의 중요성이 강조되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.15-20
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• 2012

본 논문에서는 서울OO고속도로 건설공사 노선에 있는 2곳의 광폭 4차로 터널의 계측항목별 측정결과를 정리한 계측분석 자료를 근거로 하여 터널굴착에 따른 주변지반의 움직임과 각 지보부재의 효과를 파악하고 공사의 안전성 및 경제성을 재평가하고자 하였다. 터널 노선에 대한 사전 지질조사 및 주변 구조물 현황을 조사 분석하여 터널굴착에 따른 주변 지반, 각 동바리 부재의 변위, 응력의 변화를 파악하여 설계, 시공의 안전성과 경제성을 확인하고, 또한 설계 기준값과 계측치를 비교 분석하여 실제 현장조건에 맞는 지보 수준을 평가하였다. 평가 결과 대부분의 구간에서 기준치(30mm)이하의 변형결과를 보였고 암반등급에 따라 시공된 지보재의 수준이 과대하게 산정되었음을 알 수 있었다. 따라서 공사의 효율성 및 경제성의 측면에서 고려해볼 때, 향후 지보재의 적정수준에 대한 발전된 연구가 진행되어야할 필요가 있다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.259-267
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• 2002

연약 지반에 건설되는 지하철, 철도, 도로 등의 터널은 터널자체의 안정성을 향상시키고 지표침하로 인한 인접구조물의 안정성을 확보하기 위하여 UAM(Umbrella Arch Method)이 많이 적용되고 있다. 그러나 이 공법은 현장 시공사례를 통한 경험적인 방법에 의해 설계와 시공이 이루어지고 있어 체계적인 설계.시공방법과 보강효과를 정량적으로 판단할 수 있는 방안이 요구된다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 지반의 탄성계수와 지층두께에 대한 매개변수 연구를 수행하였으며, UAM의 보강효과를 변위에 대해 정량적으로 분석하였다. 그 결과, UAM 적용시 토사지반의 터널은 9%~27%, 풍화암지반의 터널은 4%~24% 그리고 연암지반의 터널은4%~17%의 지표침하량이 감소하였다. 또한, 지반의 탄성계수와 지층두께에 대해 회귀분석을 실시하여 최대 지표침하량(S$_{max}$)과 미지계수 i, k로 표현되는 지수함수 형태의 횡방향 지표침하량 예측식을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.143-153
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• 2024

TBM 공법은 발파 공법에 비해 굴착 중 소음과 진동 수준이 낮고, 안정성이 높은 터널 굴착 공법이며, 전세계적으로 터널 프로젝트에 TBM 공법을 적용하는 사례가 증가하는 추세이다. 디스크 커터는 TBM의 커터헤드에 장착되는 굴착 도구로 지속적으로 막장면 지반과 상호작용하며, 이때 필연적으로 마모가 발생한다. 본 연구에서는 지질 조건과 TBM 운영파라미터, 머신러닝 알고리즘들을 이용하여 디스크 커터 마모를 정량적으로 예측하였다. 디스크커터 마모 예측의 입력변수 중 UCS 데이터의 수가 다른 기계 데이터 및 마모 데이터에 비해 매우 부족하기 때문에, 먼저 TBM 기계 데이터를 이용하여 전체 구간에 대한 UCS 추정을 진행하고, 완성된 전체 데이터로 마모율 계수 예측을 수행하였다. 마모율 계수 예측 모델의 성능을 비교해 본 결과 XGBoost 모델의 성능이 가장 높게 나타났으며, 복잡한 예측 모델의 해석을 위해 SHapley Additive exPlanation (SHAP) 분석을 진행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.101-111
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• 2004

터널의 안정성 확보 및 최적설계를 위해서, 충분한 지반조사 데이터를 확보하는 것이 가장 중요하나, 공간상에 분포하는 자료측정의 제한성 및 경제적인 이유로 그렇게 하지 못하는 것이 현실이다. 특히, 터널은 민원 및 산악지형 등의 이유로 노선의 본선부에서 시추가 불가능한 구간이 발생하고, 각종 물리탐사 자료만으로는 정량적인 암반등급 산정이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본선에서 이격된 물리탐사 자료 및 시추데이터를 최대한 활용해 지구통계학 기법의 하나인 2차원 다분적 지시크리깅을 확장한 3차원 다분적 지시크리깅 (3D multiple indicator kriging, 3D-MI kriging)기법을 제안하였다. 또한 제안된 3차원 다분적 지시크리깅기법을 경부고속철도 제 ${\bigcirc}-{\bigcirc}$공구 터널설계 시 RMR분류에 의한 암반등급 산정을 위해 적용하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.233-240
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• 2010

지하 원유 저장공동에서 두 공동간의 혼유 방지를 위해 설치되는 더블 플러그는 구조물 시공 후 더블 플러그 내부를 물로 채운 후에 충수의 누수 정도를 파악함으로써 플러그 기밀성을 평가한다. 만약 예상 누수량이 과소하게 산정되면 시공비용이 증대되고, 과다하게 산정될 경우에는 운영비용이 증가될 수 있으므로 최적의 예상 누수량을 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 더블 플러그(double plug) 주변의 투수특성을 보다 정확하게 반영할 수 있도록 수리 안정성 해석을 수행하였으며, 수리 안정성 해석 및 기존 사례 분석 과정을 통해 플러그 주변의 누수 가능성이 있는 모든 경로에 대한 예상 누수량을 산정하였다. 또한 누수 경로에 대한 누수량을 실측 하여 예상 누수량 산정 결과의 신뢰성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.67-74
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• 2022

지반굴착시 지반안정성 검토를 위한 대상지역의 설정은 이론식 및 경험식 추정방법과 수치해석에 의한 방법으로 구분한다. 일반적으로 적용되는 이론식 및 경험적 추정 방법은 Peck(1969)의 곡선방법, Caspe(1966)의 방법 및 Clough 등(1990)의 방법이 있다. 수치해석에 의한 방법은 과업구간의 현황(지반조건이 가장 취약한 구간, 최대 굴착심도 구간, 주요 인접 구조물 위치 구간 등)을 종합적으로 고려하여 가장 취약한 단면에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 수행한 결과를 반영하였다. 본 논문에서는 위와 같은 이론식 및 경험식, 수치해석을 통해서 000선 복선전철 민간투자사업의 수직구 구간 및 터널 구간 굴착시 영향범위를 설정한 사례를 보여주고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제29권2호
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• pp.89-107
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• 2019

암반구조물의 역학적 안정성과 수리적 특성을 분석하는데 있어 암반절리는 매우 중요한 역할을 한다. 방향, 크기, 체적빈도, 위치 등 대부분의 암반절리 파라미터들은 일반적으로 통계적인 기법에 의해 분포로 나타낸다. 본 연구에서는 이러한 암반절리 파라미터들 중 가장 불확실성이 큰 크기분포를 추정하는데 요구되는 Joint Center Volume(JCV) 산정 기법에 대해 분석하고, 조사창의 형상과 관계없이 적용할 수 있는 새로운 기법을 제안하였다. 기존 JCV의 이론적 산정법은 평면 조사창에만 적용이 가능하고, 전수조사 기법은 절리선 종류의 제약 및 해석시간 문제 등의 한계를 보였다. 본 연구에서는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 JCV를 산정하여, 조사창 형상 및 절리선 종류의 제약이라는 한계를 극복하고자 하였다. 제안된 기법은 곡면형, 터널형과 같은 비평면 조사창에서의 추정결과를 통해 적용성을 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.425-438
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• 2019

본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형 실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.