• 터널과지하공간
• /
• 제33권4호
• /
• pp.244-254
• /
• 2023

TBM에 장착되어 암석을 절삭하는 디스크커터에는 암반을 굴착하는 과정에서 세 방향의 절삭력이 작용한다. 일반적으로 디스크커터의 절삭력은 굴착대상암반의 강도에 따라 증가하는 것으로 알려져 있고, 디스크커터가 여러 원인에 의해 정상적으로 회전이 이루어지지 않는 경우에는 회전력이 급격하게 증가할 수 있다. 따라서 굴착 도중 디스크커터에 작용하는 절삭력은 굴착의 대상이 되는 암반의 상태나 디스크커터의 절삭상태를 나타내는 중요한 정보가 될 수 있다. 이러한 이유로 해외를 중심으로 디스크커터의 작용력을 실시간으로 측정하기 위한 기술의 개발이 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 현재까지 해외의 문헌을 통해 보고되고 있는 TBM 디스크커터의 하중계측에 관한 연구현황에 대하여 소개하고자 하였다. 향후 국내에서도 유사한 기술의 개발이 이루어지는 경우에 유용한 참고자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

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

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권12호
• /
• pp.103-114
• /
• 2023

흙막이 현장에서 계측은 굴착으로 인한 지보재와 지반의 안정성 확인을 위해 필수적으로 수행해야 하는 중요한 요소이다. 특히, 굴착지반에서 전달되는 버팀대의 하중 전달 추이를 확인하는 하중계는 정확도 유지가 필수적이다. 그러나, 건설 현장에서는 하중계의 정확도를 파악할 수 있는 검증 방법, 규정 등의 연구가 부족하여 제대로 된 성능검사 없이 설치됨에 따라 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 국내 현장에 사용되는 하중계를 전수조사하여 성능검사를 실시하고 외국 제품과의 비교를 통해 불량 원인을 파악하였다. 하중계의 성능검증을 통해 성능검사 기준을 제시하였으므로 본 연구 결과는 신뢰성 높은 하중계를 선택하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제37권3호
• /
• pp.213-222
• /
• 2024

Determination of jointed rock mass properties plays a significant role in the design and construction of underground structures such as tunneling and mining. Rock mass classification systems such as Rock Mass Rating (RMR), Rock Mass Index (RMi), Rock Mass Quality (Q), and deformation modulus (Em) are determined from the jointed rock masses. However, parameters of jointed rock masses can be affected by the tunnel depth below the surface due to the effect of the in situ stresses. In addition, the geomechanical properties of rocks change due to the effect of metamorphism. Therefore, the main objective of this study is to apply correlation analysis to investigate the relationships between rock mass properties and some parameters related to the depth of the tunnel studied. For this purpose, the field work consisted of determining rock mass parameters in a tunnel alignment (~7.1 km) at varying depths from 21 m to 431 m below ground surface. At the same excavation depths, thirty-seven rock types were also sampled and tested in the laboratory. Correlations were made between vertical stress and depth, horizontal/vertical stress ratio (k) and depth, k and Em, k and RMi, k and point load index (PLI), k and Brazilian tensile strength (BTS), Em and uniaxial compressive strength (UCS), UCS and PLI, UCS and BTS. Relationships were significant (significance level=0.000) at the confidence interval of 95% (r = 0.77-0.88) between the data pairs for the rocks taken from depths greater than 166 m where the ratio of horizontal to vertical stress is between 0.6 and 1.2. The in-situ stress parameters affected rock mass properties as well as metamorphism which affected the geomechanical properties of rock materials by affecting the behavior of minerals and textures within rocks. This study revealed that in-situ stress parameters and metamorphism should be reviewed when tunnel studies are carried out.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.855-867
• /
• 2018

터널 굴진면 전방에 연약대가 존재할 때에는 종방향 아칭에 의해서 굴진면 직전영역에 응력이 증가되어 터널의 안정성이 영향을 받는다. 따라서 굴진면 전방에 연약대 존재 여부 및 연약대의 특성을 파악하여 이에 대한 대비책을 마련하는 것이 중요하다. 굴진면 전방 연약대의 예측 방법은 물리탐사 및 수치해석적 방법과 터널지보 및 보강방안에 대한 연구는 많이 이루어 졌으나 굴진면 전방 연약대의 폭과 이격거리에 따른 이완영역에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 굴진면 전방에 연약대 존재 시 연약대의 폭과 이격거리에 따른 이완영역에 대하여 실내모형실험을 통해 규명하였다. 모형시험기에 주문진 자연사를 이용하여 함수비 3.8%로 모형 원지반을 조성하였으며 모형 연약대는 모형 원지반과 같은 자연건조 상태의 주문진 자연사를 샌드커튼 방식으로 강사하여 조성하였다 연약대 폭과 굴진면과 연약대 간 이격거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 모형시험기는 상하반단면 굴착이 구현 가능하도록 제작하였으며, 토조 바닥에 로드셀을 설치하고 지표에 변위계를 설치하여 터널굴착에 따른 연직응력 및 지표변위를 측정하였다. 지표침하는 연약대의 폭에 상관없이 굴진면과의 이격거리가 0.25D 이내에서 급격히 증가하였고, 수직응력 및 수평응력 또한 이격거리가 0.5D 이내에서부터 증가하는 경향이 나타났다. 실험결과 종방향 아칭의 영향은 터널 전방 1.0D 영역 내부터 형성된다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.479-499
• /
• 2019

공용중인 터널의 조사 및 평가는 시설물안전법의 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(터널)편에 따라 외관조사와 내구성조사를 근거하여 상태평가를 수행하고 있다. 본 연구에서는 종방향균열의 발생요인 파악을 위해 준공 후 10년이 경과되어 최초 정밀안전진단이 실시된 NATM터널 12개에 대해 균열과 라이닝의 두께를 검토하여, 이를 반영한 상태평가 수정사항을 모색하였다. 종방향균열에 대한 굴착지반의 영향을 검토하기 위해 지보패턴, 이를 구성하는 지보재 시공 조건, 라이닝의 재료적 특성, GPR탐사를 통한 라이닝 두께 등을 터널 형상 및 용도에 따라 4개의 그룹으로 나누어 자료를 분석하였다. 균열발생밀도는 숏크리트, 록볼트, 강지보재의 지보재 지지능력에 따라 변화되나 굴착지보패턴에 따른 균열발생과의 연관성은 낮은 것으로 나타났다. 라이닝 재료적인 특징인 물-시멘트비, 시멘트함유량, 강도 등이 균열발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, GPR탐사의 라이닝 두께를 반영한 상태평가에서는 평균 0.03 정도(분포, 0.001~0.071)의 점수증가를 야기하는 것으로 확인되어 향후 라이닝 두께 부족을 고려하는 현실적인 상태평가 방안에 대한 검토가 필요하다.

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

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제41권1호
• /
• pp.109-125
• /
• 2008

최근 들어 삼국~통일신라시대 목탑지 발굴조사가 증가되고 목탑 조영과 관련된 자료들이 새롭게 확인되어 이 분야의 연구 진전을 가져오게 되었다. 즉, 지금까지 우리나라 목탑 연구는 평면형태, 축기부 축조기법, 사리장엄구 등을 중심으로 이루어져 왔으나 이러한 신자료의 확보를 통해 기단 구축과정 및 변천과정 더 나아가 목탑 복원 등의 연구가 가능하게 되었다. 또한 중국과 일본 등지에서도 동일한 맥락을 보이는 탑지가 조사되어 한 중 일 고대 목탑 비교 연구도 가능하게 되었다. 이 글에서는 삼국시대 중 가장 많은 목탑이 조사 된 백제 목탑을 주요 대상유적으로 삼았으며, 목탑 가운데 심초와 사리기 봉안 장소에 대해 중점적으로 검토해 보았다. 그 결과 심초는 지하 ${\rightarrow}$ 반지하 ${\rightarrow}$ 지상으로 그 위치가 점차 변해가는 양상이 파악되었는데, 백제 목탑은 군수리사지, 능산리사지(A.D. 567), 왕흥사지(A.D. 577) 목탑 조영시 기인 6세기 중반까지 심초가 지하에 안치되다가 이후 반지하식, 지상식으로 구축된 것으로 판단되며, 제석사지(A.D. 639)나 황룡사지(A.D. 645) 목탑 조영시기인 7세기 전반기에 지상식으로 고착화 된 것으로 확인되었다. 한편, 사리기는 초창기에 심초 이외의 장소에 봉안되다가 점차 심초 내부인 사리공에 안치되는데, 사리공 안치 위치도 심초 남쪽 가장자리에 위치하던 것이 점차 중심부로 옮겨지는 것으로 관찰되었다. 특히, 이 가운데 왕흥사지 축조 시기인 6세기 중반에 가서야 심초에 사리공이 결합된 것으로 확인되었다. 이는 일본에서 확인된 비조사(飛鳥寺 A.D. 588) 심초 보다 약 11년 정도 앞서는 것이며 중국에서 조사된 영녕사(永寧寺 A.D. 516)나 조팽성 불사(趙彭城 佛寺 A.D. 535~561) 목탑 심초에서도 그 유례를 찾아 볼 수 없어 왕흥사지 심초가 이런 유형으로는 현재까지 가장 이른 것으로 볼 수 있다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제54권4호
• /
• pp.260-285
• /
• 2021

본고에서는 일제강점기부터 현재까지 진행된 백제 왕릉(공주 무령왕릉과 왕릉원, 부여 왕릉원, 익산 쌍릉)의 조사 현황을 종합·정리하고, 이러한 조사 내용들이 실제로 유적 정비에 반영되었는지 살펴보기 위해 정비 현황을 검토하였다. 먼저 백제 웅진~사비기 왕릉의 조사 내용을 시기별·유구별로 정리하고 조사 성과를 함께 살펴봄으로써 해당 왕릉들의 구조, 규모, 특징 등의 양상을 파악하였다. 특히 최근 몇 년간 진행되고 있는 재발굴 조사를 통해 일제강점기 조사 내용을 검증하고 보완하는 등의 추가적인 성과를 거두고 있음을 확인하였다. 다음으로 정비 현황을 살펴보기에 앞서, 정비 기준을 정립하기 위하여 법령과 규정 등에서 명시한 정비 관련 내용을 발췌하였다. 주요 내용을 발췌한 결과 정비의 가장 중요한 부분은 문화재의 진정성이 훼손되지 않는 '원형 유지'임을 확인하였다. 이에 따라 이러한 기준을 기반으로 정비 현황을 검토하였다. 고분이라는 유적의 특성상 매장 주체부가 지하에 위치해서 정비는 주로 상부 구조인 봉분을 중심으로 이루어진다. 다만 현재 봉분은 대부분 유실 또는 훼손되어서 원형이 어떠했는지 파악하기 어려운 상황이다. 실제로 공주 무령왕릉과 왕릉원, 부여 왕릉원에서 일제강점기부터 현재까지 지속적인 봉분의 규모 변화와 위치 이동 등이 확인되어 현재 정비된 모습이 문제를 가지고 있음을 파악하였다. 한편 쌍릉의 경우 봉분이 비교적 잘 남아 있을 뿐만 아니라 기록상으로도 개변이 적은 편이어서 비교적 원형에 가깝게 정비가 이루어졌음을 파악하였다. 정리하면 향후 고분의 정비는 '원형 유지'를 기본으로 하되 조사·연구 결과를 충분히 반영하여 원형이 훼손되지 않는 범위에서 복원 여부 및 복원 정도를 결정한 뒤 '교육·활용' 방안을 마련하는 것이 필요할 것이다.

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