• 터널과지하공간
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• 제30권1호
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• pp.87-97
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• 2020

암석의 파괴인성은 발파, 굴착 등으로 인한 균열의 개시와 전파를 나타낼 수 있는 상수이다. 터널의 거동, 석회석 광산의 안정성 평가 등에 축소모형실험이 다양하게 적용되고 있다. 축소모형을 통해 발파로 인한 손상영역평가도 이뤄지고 있는데, 파괴 관련 인자에 대한 축소율 적용은 이뤄지지 않고 있다. 본 연구에서는 DCT(diametral compression test) 값과 유한요소법인 ATENA2D 수치해석 결과를 비교하여 암석의 파괴인성에 축소율을 적용할 수 있는지 확인하였다. 암석의 파괴인성에 이론적으로 계산된 축소율을 적용한 값과 DCT 시험결과 및 수치해석 결과가 각각 0.21~0.46, 0.40, 0.99MPa ${\sqrt{m}}$ 로 편차가 있으므로 암석의 파괴인성에 축소율을 적용 시에는 이 세 가지 값을 고려하여 적합한 축소율을 도출해야 하고, 축소모형 제작 시 축소율 적용 대상이 되는 길이, 시간, 질량과 함께 이로부터 산출되는 일축압축강도, 밀도 등의 주요 설계인자들의 축소율이 적용된 값을 함께 검토해야 할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.195-212
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• 2005

지하채굴적의 함몰, 지하수의 무분별한 양수, 연약지반의 압밀 및 얕은 심도에서의 지하굴착 등의 원인으로 기인하는 지반침하는 국가 기간망에 심각한 안전문제를 야기하고 있다. 특히 인구밀집 지역에서는 가옥 및 기타 시설물의 붕괴요인으로 작용함에 따라 국민의 생활권을 위협하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지반침하가 발생한 이후 조사와 보강작업이 실시되는 기존의 수동적인 접근법을 탈피하고 지반침하를 예측하여 피해발생을 최소화하기 위해 사례분석을 통해 국내 지질조건에 부합하는 지반침하의 메커니즘을 규명하였으며, 지반침하에 영향을 미치는 제반 요인들을 수치해석적으로 분석하였다. 또한 이를 통해 각 요인들의 가중치를 점검, 합리적인 판단 기준을 제시코자 하였으며, 지반침하 발생여부를 파악할 수 있는 프로그램을 제작하여 이러한 가중치를 접목시킴으로써 지반침하 발생가능성에 대한 객관적인 판단과 정량적인 기준을 제시할 수 있도록 하였다. 이러한 연구결과를 통해, 지질학적 분포 현황과 같은 자연적인 조건과 지하채굴적 및 양수 현황 등과 같은 인공적인 조건들을 결부시켜 추후 전 국토에 대한 지반침하 재해 위험지도를 작성함으로써 지반침하 발생 가능성을 억제하고 그 피해규모를 최소화할 수 있는 근간을 마련하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.321-331
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• 1998

기술적으로 타당성이 있는 설계와 안전하고 경제적인 시공을 달성하기 위하여 필요한 터널해석의신빙성 확보는 굴착 및 보강작업으로 이루어진 일련의 시공과정을 역학적으로 파악해야 하고 암반과 지보재의 반응 거동에 대한 이해가 선행되어야 한다. 따라서 터널의 굴착으로 야기되는 암반거동과 지보재의 반응거동에 관한 연구를 위해 이론해와 유한요소 프로그램을 사용하였다. 암반-지보 반응거동의분석 결과 숏크리트의 물성에 대한 영향을 정량적으로 파악할 수 있었다. 단계별 굴착단계를 모사한 3차원 유한요소 해석을 통하여 지반 물성치와 무지보 굴착길이 그리고 측압계수가 하중분담율에 미치는 영향분석을 통하여 하중분담율을 결정할 수 있었다. 이러한 인자들의 경향을 파악함으로써 실제 터널 해석에 적용할 수 있을것이라 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.275-286
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• 1998

균열연결망 모델에서의 투수계수 텐서, 주 투수계수 그리고 주 투수계수 방향들에 대한 인자에 근거해서 유효투수계수와 대표요소체적을 구하였다. 전체브록에 대한 소블록의 투수계수의 계산을 통해서 유효투수계수는 조화평균과 산술평균 사이의 범위임을 알 수 있었다. 정육면체 모델에서 체적의 증가에 따른 유량의 변화계산에 대한 수치실험으로부터 유량의 변화는 모델의 체적이 대표요소체적에 접근함에 따라 감소함을 보여 주어ST다. 터널로의 지하수 유입량은 대표요소체적 개념보다는 터널길이대 모델크기의 비에 더 큰 영향을 받는다고 볼 수 있다. 그리고 균열연결망 모델과 등가다공성 모델에서의 지하수 유입량은 정확히 일치하지 않았으며 특히 모델크기에 대한 터널길이가 작을수록 그 차이가 크게 발생하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권3호
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• pp.225-233
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• 2007

노르웨이는 계곡이나 피요르드와 같은 굴곡이 심한 지형 때문에 터널이 많이 건설되었으며, 그 가운데 지난 30년 동안 59개의 터널이 전단면 기계굴착으로 완성되었다. 이러한 기계굴착 경험을 통하여 예측기법이 개발되고 발전되었으며 마침내 국립공과대학인 NTNU에서 예측법이 체계화되었다. 본 보고는 TBM 굴착자료가 알려진 14개의 노르웨이 터널과 4개의 국내의 터널에서 순굴착속도와 굴진속도를 분석하여, 이들의 발전경향을 연구한 것이다. 이 기간동안 노르웨이에서는 디스크 커터의 직경을 증대시키고 배열을 최적화하여 순굴착속도와 굴진속도를 두배 정도로 증진시켰다. 국내에서도 1980년부터 1990대까지 15년 동안 IBM의 굴진속도는 노르웨이에 비하여 작은 크기이지만 뚜렷이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 작은 속도는 암반의 특성에도 기인하지만 17 인치보다 작은 직경의 디스크 커터를 사용한데 크게 기인된 것으로 판단된다. 향후 국내의 전단면 기계굴착에서 장비와 기술의 개선을 이루고, 특히 17 또는 19 인치의 디스크 커터를 사용한다면 순굴착속도와 굴진속도를 향상시킬 수 있을 것으로 예측된다.

• 터널과지하공간
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• 제21권1호
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• pp.20-32
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• 2011

개착과정에서 붕락현상이 발생한 암반사면의 거동양상을 분석하였다. 개착사면 암반의 특성 분석을 위하여 시추작업을 수행하였으며, BIPS 영상 분석을 통하여 불연속면의 방향성과 시추공 내의 출현 위치를 측정하였다. 회수된 코어를 관찰하여 암반 내부의 구조적 취약성을 고찰하였다. 절리면에 협재된 팽윤성 점토광물의 조성을 X-선 회절분석을 통하여 조사하였으며, 직접전단실험을 수행하여 절리면 전단강도를 측정하였다. 사면파괴를 유발시킬 수 있는 절리들의 위치 및 방향성을 고려한 블록해석을 수행하여 규모별 블록안정성을 산출하였다. 횡단면 해석기법을 이용하여 개착과정 중에 발생할 수 있는 지반거동 양상을 분석하였으며, 안정성 확보를 위하여 소요되는 보강량을 산정하였다. 보강작업이 수행된 개착사면의 추가적인 거동양상을 계측 해석을 통하여 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권5호
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• pp.341-348
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• 2011

터널설계를 위해 상세지반조사를 실시한 결과 터널 주요통과구간에 지질이상대로서 암종경계부 및 단층대 구간이 예측되었다. 특히 지질이상대에서 황철석이 분포하는 것을 확인하였으며 대심도 구간 시추조사과정에서 단층파쇄대(F3)에서 피압에 의한 지하수 용출현상이 나타났다. 이에 따라 지질이상대 구간에서의 보강대책을 수립하기 위해 황철석 함유구간에 대한 시설물 보강대책을 검토하였으며, 피압수 다량 구간에서는 침투류 해석 및 차수대책 등 별도의 지보패턴을 계획하였다. 또한 한반도 인근 대지진이 주로 단층대에서 발생하고 있기 때문에 단층대 통과구간에 대해 지반-구조물 상호작호(SSI) 내진해석과 구조물 보강대책을 수립하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.651-669
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• 2018

본 연구에서는 유전자 프로그래밍과 개체군집최적화기법을 이용하여 픽 커터의 비에너지를 예측하기 위한 모델을 제안하였다. 기계굴착장비의 굴진성능을 평가하는 것은 터널의 설계 초기 단계에서 매우 중요하며, 비에너지를 이용한 기계 굴착장비의 굴진성능평가방법은 모든 기계굴착공법에 적용될 수 있는 표준화된 방법이다. 본 연구에서는 코니컬형상의 픽 커터가 암석을 절삭할 때 요구되는 비에너지와 암석의 강도특성, 절삭조건 간의 상관관계를 분석하고자 하였으며, 선행연구를 통해 총46개의 선형절삭시험 결과를 수집하여 분석에 활용하였다. 본 연구에서 제안한 예측모델을 이용하여 산정된 픽 커터의 비에너지는 다중선형회귀분석에 비해 작은 평균제곱오차를 나타내었으며, 결정계수 또한 본 연구에서 제안한 모델이 다중선형회귀분석에 비해 우수한 예측결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.478-490
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• 2022

TBM의 주요 절삭도구인 디스크커터는 과다하게 마모되거나 손상된 경우 적절한 시기에 교체되어야 한다. 일반적으로 커터의 교체여부를 판단하기 위해서 작업자가 커터헤드 챔버의 내부로 접근하여 디스크 커터의 상태와 마모량을 계측하고 있다. 하지만 커터헤드(cutterhead) 챔버(chamber) 내부는 작업자에게 열악한 조건일 경우가 많아 작업자의 안전과 관련한 이슈가 있으며, 인력에 의해서 계측이 이루어짐에 따라 계측치의 오차도 발생하는 것으로 보고되고 있다. 이러한 한계점을 극복하고자 현재 해외에서는 디스크커터의 마모정도를 계측센서를 통해 굴착 중에 실시간으로 측정하기 위한 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 현재까지 해외의 문헌을 통해 보고되고 있는 TBM 디스크커터의 마모량 계측에 관한 연구현황에 대하여 소개하고자 하였다. 여러 형식의 센서가 디스크커터의 마모계측을 위해 활용되고 있으며, 향후 국내에서도 유사한 기술의 개발이 이루어지는 경우에 유용한 참고자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.549-557
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• 2022

터널 막장관찰은 막장 암반의 불연속면과 취약한 암반상태의 조사와 평가를 포함한다. 본 연구에서는 굴착 중에 터널 막장 불연속면의 기학학적 특성을 자동으로 정량화 하기 위한 라이더 스캔 및 사진측량기법의 적용성에 대해 고찰하였다. 이러한 기법들로 구현되는 터널 막장의 3차원 모델은 인력으로 진행되는 터널 막장관찰 작업의 한계를 넘어서 일관성을 유지하며 자동으로 막장관찰상의 불연속면의 정보화를 가능하게 해준다. 본 연구를 통해 두 기법 모두 터널 막장의 불연속면 특성화에 성공적으로 적용될 수 있음을 보였다. 공학적 사용을 위한 허용 정확도 수준을 감안하여, 라이더기법이 정확도 측면에서는 사진측량기법에 비해 다소 뛰어나지만, 신뢰성 및 시간 비용 측면에서는 사진측량기법이 월등히 뛰어남을 알 수 있었다.