• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.557-568
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• 2016

심부 터널을 굴착하는 동안 발생할 수 있는 현상인 압출은 큰 소성 변형과 터널 축소 그리고 지보 붕괴를 일으킬 수 있다. 따라서 압출 현상의 발생 가능성과 변형량, 응력 변화의 정량적 예측은 합리적인 시공 방안을 수립하기 위하여 매우 중요하다. 본 연구는 변형률 연화 구성모델을 이용한 3차원 수치해석을 수행하여 압출 거동을 합리적으로 모사하고 변형량과 소성 범위 등을 정량적으로 예측하고자 하였다. 다양한 범위의 응력 조건과 강도 조건의 42가지 경우에 대한 해석을 수행한 결과 최대접선응력과 암반강도비가 소성 변형량과 소성 깊이를 합리적으로 예측할 수 있었으며 이들의 관계식을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.761-778
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• 2017

도시 내에서 기반시설을 확충하기 위해 지하공간의 활용이 급증하고 있으며, 이에 따라 얕은터널의 수요가 늘고 있다. 도시 내 얕은터널은 자체 안정성 뿐만 아니라 상부 건축물과 터널 주변 지중매설물의 안전성도 확보해야 하는 특성이 있다. 지금까지 얕은터널에 대한 연구는 천단부나 측벽부 등 국부적 변형에 따른 주변지반 거동에 집중되었고 터널 전체의 변형에 따른 주변지반의 거동을 연구한 예가 거의 없다. 따라서, 본 연구에서는 터널 전체의 변형에 의해 발생되는 주변지반 거동의 모형시험을 수행하여 분석하고 그 안정성을 검토하였으며, 이를 위해 터널 상부지표의 경사와 토피별로 구분하여 모형시험을 수행하였다. 모형터널(폭 300 mm, 높이 200 mm)은 도로 2차선 터널 단면을 기준으로 수직 수평방향으로 동시에 내공변위가 일어나도록 제작하였으며, 모형지반은 3가지 규격(직경 4 mm, 6 mm, 8 mm)의 탄소봉으로 조성하였고, 터널 전체를 변형시키면서 터널 토피와 상부지표의 경사에 따른 지표침하, 천단하중, 측벽하중, 하중전이를 측정하였다. 그 결과 얕은터널의 지표침하는 터널상부에서 가장 크게 발생하였고, 터널에서 멀어질수록 감소하여 일정영역을 벗어나면 발생하지 않았으며, 경사지에서는 토피가 높은 곳의 지표침하가 넓게 나타났다. 천단하중과 측벽하중은 지표경사의 영향이 뚜렷하였으나 토피가 일정깊이 이상이면 지표경사의 영향을 받지 않았다. 터널의 하중전이는 수평지표에서는 토피가 높을수록, 경사진 지표에서 지표가 높을수록 하중전이 폭이 넓고 크기가 작게 나타났으며, 경사진 지표 하부 얕은 터널에서는 토피가 낮은 쪽의 터널 측벽부 주변 하중전이가 뚜렷하게 나타났다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.373-386
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• 2014

본 연구에서는 연약대를 관통하는 터널의 변위거동에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 발파굴착 공법이 적용되는 터널을 대상으로 다양한 파쇄대 조건을 도출하고 이에 대한 3차원 해석을 수행하여 파쇄대의 주향 및 경사와 터널 변위 거동과의 관계에 대한 매개변수 연구를 실시하였다. 해석결과를 토대로 파쇄대의 공간적 분포 특성에 따른 터널의 파쇄대 관통 전후의 변위 거동을 고찰하였으며 이를 토대로 현재 실무에서 적용되고 있는 3차원 계측결과의 활용방안을 모색하였다. 3차원 해석 결과를 분석한 결과 터널 천단 및 내공변위의 각 성분비는 터널 주변 파쇄대의 터널과의 상대적 위치 및 방향성에 따라 달라지는 것으로 관찰되어 천단 및 내공변위 등 전통적인 터널 안정성 지표와 아울러 터널의 안정성 검토는 물론 주변 파쇄대 존재여부를 판정하는 지표로 활용할 수 있는 것으로 검토되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.509-517
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• 2022

도시의 대형화로 인해 도심지 지하공간은 점점 고밀화되어 가고 있으며, 지하공간 활용에 대한 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 도심지에서는 상부뿐만 아니라 지중에도 통신, 교통 등을 위한 지중 구조물 또한 존재하고 있다. 이러한 도심지의 지중에 신설 구조물을 시공할 경우, 상부 및 지중에 존재하는 인접 구조물과의 상호거동에 대한 이해가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 기존 군말뚝 및 운영중 터널에 인접하여 터널이 신설될 경우 침하와 지중의 전단변형을 유한요소해석을 통해 분석한다. 운영 중 터널-말뚝 간의 이격거리, 말뚝 개수, 말뚝 중심간격 등이 변수로 고려되었으며, 수치해석을 통해 말뚝 및 인접 지반 침하를 비교한 결과, 말뚝의 중심간격보다 군말뚝-신설 터널 수직이격거리 및 운영중 터널-신설 터널 간의 수평이격거리가 침하에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 구조물 간의 이격거리 증가에 따라 신설 터널 굴착에 따른 전단변형률이 미치는 영향이 감소되는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제11권3호
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• pp.421-438
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• 2016

Explosions inside transportation tunnels might result in failure of tunnel structures. This study investigated the failure mechanisms of circular cast-iron tunnels in saturated soil subjected to medium internal blast loading. This issue is crucial to tunnel safety as many transportation tunnels run through saturated soils. At the same time blast loading on saturated soils may induce residual excess pore pressure, which may result in soil liquefaction. A series of numerical simulations were carried out using Finite Element program LS-DYNA. The effect of soil liquefaction was simulated by the Federal Highway soil model. It was found that the failure modes of tunnel lining were differed with different levels of blast loading. The damage and failure of the tunnel lining was progressive in nature and they occurred mainly during lining vibration when the main event of blast loading was over. Soil liquefaction may lead to more severe failure of tunnel lining. Soil deformation and soil liquefaction were determined by the coupling effects of lining damage, lining vibration, and blast loading. The damage of tunnel lining was a result of internal blast loading as well as dynamic interaction between tunnel lining and saturated soil, and stress concentration induced by a ventilation shaft connected to the tunnel might result in more severe lining damage.

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.339-347
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• 2009

터널굴착기술이 발달된 근래에도 터널붕괴사고는 지속되고 있다. 본 논문은 미고결 지반에서 발생하는 대표적인 두 가지 사례를 제시하였다. 각각의 사례에 대한 터널붕괴원인을 계측기록과 수치해석 모델링을 통해 분석하고 붕괴메커니즘을 고찰하였다. 이로부터 미고결 지반에서 터널붕괴의 핵심 지시자는 전단변형율과 지하수위의 변화이며, 터널붕괴는 굴착과정에 따라 터널주변의 전단변형이 어떠한 양상으로 발전되느냐와 밀접히 관련되어 있음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.132-141
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• 1993

Laboratory and field tests were performed to find out the effectiveness of ground improvement by grouting for an urban subway tunnel that was excavated in weak rock by the NATM. Field measurements were carried out to monitor the behavior of rock mass around the tunnel and to ensure the validity of the current design of the distance form the measuring points to the tunnel face. The final converged displacement and the peroid were predicted using the gamma function. It was found that the ground improvement in terms of reduced permeability and increased stength in the self-supportability of the excavation face enabled the NATM applied in poor gorund. As the result of applying the gamma function to the predicting of displacement, the final displacement including the preceding one and the converged period could be approximately predicted at the early excavation stage.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.1358-1365
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• 2010

A case study deals with Squeezing behavior under tunneling. Squeezing stands for large time-dependent convergence during tunnel excavation. Squeezing can occur in both rock and soil as long as the particular combination of induced stresses and material properties pushes some zone around the tunnel beyond the limiting shear stress at which creep starts. Under squeezing rock conditions, If the support installation is delayed the rock mass moves into the tunnel and a stress redistribution takes place around it. On the contrary, if deformation is restrained, squeezing will lead to long-term load build-up of rock support. This paper shows analysis case mutually with monitoring and numerical analysis result of squeezing behavior of Pinglin tunnel in Taiwan.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.571-576
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• 2010

In this study, an application method of critical strains concept for tunnels' safety by using the values of measured displacements which are obtained in the field is discussed. The aim is to: (1) study on the engineering meanings of critical strains concept by reviewing the previous researches and application examples with measured displacement values; (2) study on the engineering reasonability of critical strains concept with the view point of a tunnel engineering and a geotechnical engineering; (3) study on the features of ground deformation due to tunneling and reciprocal relation between total displacement and measured displacement; (4) evaluate a tunnel safety by using domestic measurements collected in the field; and (5) re-evaluate the control criteria which were previously used in the field, with the view point of critical strains concept. Consequently, it was confirmed that critical strains in the ground has a reasonability and a possibility of unified or common concept with the view point of a tunnel engineering.