• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1105-1123
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• 2018

도심지 터널굴착 시 지반침하는 지반조건, 굴착방법, 지하수 상태, 터널 지보방법 등 다양한 조건이 복합적으로 작용하여 발생할 수 있으며 대표적인 위험요인은 크게 터널굴착에 의한 지반침하와 지표면함몰로 나눌 수 있다. 터널굴착에 의한 지반침하를 예측하기 위해서는 대상구간의 현황 및 시공조건 등을 반영하고 응력 및 변위를 고려한 수치해석을 수행하여야 한다. 그러므로 터널 전체 노선 및 인근 지장물 현황을 포함하는 영역에 대해, 터널 심도가 변하는 다양한 조건을 고려해야 하는 수치해석의 복잡한 과정을 단순화하여 터널굴착으로 인한 지표면 및 심도별 지반침하를 간편하게 예측하고 평가할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 지하안전영향평가 수행 시 주요 평가항목인 터널굴착으로 인한 지반침하를 연구대상으로 선정하고, 지층조건, 지반특성, 토피고(터널심도) 및 터널 중심선으로부터 횡방향 이격거리와 같은 지반침하 영향요소를 고려한 매개변수해석을 수행하여 심도별 지반침하 특성 및 침하 발생경향을 분석하고, 터널굴착으로 인한 지반침하를 간편하게 예측할 수 있는 침하량 평가도표를 도출하였다. 도출된 침하량 평가도표는 수치해석 결과와 비교 분석을 통해 적정성이 검증되었으며 침하량 평가도표를 이용하여 터널굴착 시 지표침하뿐만 아니라 지중 매설물의 위치와 심도에 따른 침하량을 간편하게 예측하고 평가할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.339-357
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• 2021

도심지에서의 교통인프라 개발이 활발해 지고, 대심도 지하터널을 이용한 도시의 기반시설 확충으로 인하여 기존 운영되거나 설치된 시설물 또는 구조물 상호 간의 근접시공이 많이 이루어지고 있다. 이에 따라 근접시공으로 인한 시설물 또는 구조물에 미치는 안정성 확보여부는 중요한 이슈가 되고 있으며, 관련법에 의하여 지하터널공사에 따른 지하안전영향 평가를 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 근접시공으로 인한 정거장구조물 의 거동특성을 파악하기 위해 동북선도시철도 터널이 계획된 노선 상부의 지하철 6호선 고려대역 정거장 구조물을 대상으로 신설터널에 의한 기존 구조물에 미치는 안전영향평가를 수행하였다. 이를 위하여 정거장구조물의 안전영역 평가 및 굴착방법에 대한 검토와 3차원 수치해석을 통한 상세검토를 수행하였다. 구조물 손상도 평가, 궤도 틀림 및 기존 구조물과 건물 안정성 평가 결과 근접터널공사에 따른 기존 정거장 구조물의 안정성은 확보되는 것으로 평가되었다. 본 연구는 도심지 터널공사에서 근접시 공시 기존의 인접구조물에 미치는 영향을 사전에 검토하는 경우 기본적인 기초 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.19-24
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• 2024

도심지의 인구 밀집화로 인해 인구의 분산 및 이동을 위해 지하철도 및 지하 터널의 개발과 같은 지하공간에 대한 개발이 이루어지고 있다. 지하공간을 개발하기 위해서는 지반 상부로부터 굴착이 진행되어야 하며, 굴착 시 주변 지하수 유동이 발생할 수 있다. 지하수의 유동은 지반의 침하 및 함몰을 야기하여 구조물의 손상을 발생시킬 수 있다. 따라서 시공 전 지하수 유동을 모델링하여 지하수 유동 특성을 분석하고 굴착 시 발생하는 지하수 유출을 예측하여 대비해야 한다. 본 연구에서는 지하터널 건설을 위한 굴착공사가 이루어지는 ○○시를 대상으로 기상 및 지형, 지반 조건 등을 수집하여 Visual MODFLOW 프로그램을 통해 지하수 유동을 모델링하였다. 또한, 모델을 통해 굴착구간을 배수 지점으로 설정하여 굴착 공정에 따른 지하수 유출을 확인하였으며, 차수 조건에 따른 지하수 유출 감소 효과를 확인하였다. 실측 지하수위와 모델의 지하수위를 비교하여 모델을 검증한 결과, 0.87의 결정계수가 도출되었으며, 해당 모델을 통해 대상지역 굴착 공정에 따른 지하수 유동을 비교하였다. 그 결과, 굴착 초기에 지하수 유출이 가장 많이 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 차수 유무에 따른 지하수 유출 저감 효과를 확인한 결과, 차수 구조물 설치 시 약 59%의 지하수 유출 저감 효과를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국안전학회지
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• 제19권2호
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• pp.112-118
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• 2004

Recently, when being constructed the large structures, the deep excavations have performed to utilize the underground space. As the ground excavation is deeper, the damage of the adjacent structure and the ground is frequently occurred. the Analysis of the retaining structures is necessary to safety of the excavation works. There are many methods such as elasto-plastic theory, FEM, and FDM to analyze the displacement of the retaining structure. In this thesis, GEBA-1 program by the Nakamura-Nakajawa elasto-plastic method was developed. The lateral displacement of the wall was analyzed by the developed program GEBA-1, SUNEX, and EXCAD, and compared with the measured displacement bye the Inclinometer. The monitored fields were three excavation work site in S-I, S-II, and S-III area. Excavation method of each site is braced retaining wall using H-pile. Excavation depth is 14m, 14m, and 8.2m.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.599-612
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• 2013

본 연구에서는 지하공간 건설을 위한 주방식 공법에 대해 기존 전통적인 지하공간 건설공법에 대비한 공사비 측면의 경제성 검토를 가정된 전형적인 지반조건에 대해 수행하였다. 경제성 비교검토를 위해 지하철 역사 등 대규모 지하공간 조성에 적용되고 있는 전통적인 공법 중 하나인, 2아치 터널 굴착 공법을 비교대상 공법으로 선정하고 동일한 공용 단면적을 확보하도록 굴착하였을 때 소요되는 공사비를 산정하여 비교하고 타당성을 검토하였다. 주방식 공법에 적용할 보강 공법 등은 기존 공법에서 사용하는 방식을 차용하는 것으로 가정하였으며 특히, 굴착 공사의 경우, 주방식 공법은 대체적으로 직사각형 단면을 사용하나 기존 공법과의 비교를 위해, 그리고 공간 천정부 및 암주부의 지반 자체 지지력을 최대한 증가시키기 위해 아치형의 터널 형태로 굴착하는 것으로 가정한 검토를 수행하였다. 검토 결과, 건설 요구 공간이 넓어질수록, 암반의 상태가 양호할수록 기존 전통 터널공법 대비 주방식 공법의 경제성이 더욱 향상될 수 있는 것으로 파악되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권2호
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• pp.109-119
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• 2023

Ground subsidence in urban areas due to excessive development and degraded underground facilities is a serious problem. Geophysical surveys have been conducted to estimate the distribution and scale of cavities and subsidence. In this study, electrical resistivity tomography (ERT) was performed near an area of road subsidence in an urban area. The subsidence arose due to groundwater leakage that carried soil into a neighboring excavation site. The ERT survey line was located between the main subsidence area and an excavation site. Because ERT data are affected by rapid topographic changes and surrounding structures, the influence of the excavation site on the data was analyzed through field-scale numerical modeling. The effect of an excavation should be considered when interpreting ERT data because it can lead to wrong anomalous results. A method for performing 2D inversion after correcting resistivity data for the effect of the excavation site was proposed. This method was initially tested using a field-scale numerical model that included the excavation site and subsurface anomaly, which was a loosened zone, and was then applied to field data. In addition, ERT data were interpreted using an existing in-house 3D algorithm, which considered the effect of excavation sites. The inversion results demonstrated that conductive anomalies in the loosened zone were greater compared to the inversion that did not consider the effects of excavation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제2권4호
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• pp.49-57
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• 2009

대구경 강관을 이용한 지하구조물 공사방법은 교통지연 및 안전사고 가능성이 높은 지하시설물 공사에 대해서 지상 교통상황에 영향을 최소화 할 수 있는 비개착 터널공법으로 시공단계별 구조적 안전성 확보가 중요하다. 본 연구에서는 상용구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 공법의 주요 부재인 대구경 강관의 관경별 구조적 거통특성을 분석하였다. 또한, 위험시공단계를 선정하고 위험시공단계에서의 웅력집중부위의 응력상태를 검토하였다. 마지막으로 관경 및 관 두께에 따른 구조물의 거동과 응력상태 변화를 확인하여 효율적인 대구경 강관의 사용을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.148-156
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• 2019

최근 도심지에서의 터널 및 지하공간 개발에 있어 TBM을 비롯한 다양한 형태의 기계식 굴착장비의 적용이 증가하고 있다. 한편 기존의 전통적인 암석절삭방식에서 변형된 언더커팅방식 적용한 암반의 기계식 굴착공법에 대한 연구가 선진국을 중심으로 수행되어 소개된 바 있다. 따라서 국내에서도 기존의 암반기계굴착에 대한 연구를 지속적으로 수행함과 동시에 최신 기술에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 언더커팅에 대한 기초연구로서 해당 기술의 원리 및 굴착방식에 대한 소개와 더불어 해외 선진 기관들의 연구 현황을 조사하였다. 언더커팅공법은 터널 및 지하공간의 개발을 위한 단독공법으로 적용이 가능할 뿐만 아니라 터널의 확공 및 기존 공간의 확장을 위한 보조공법으로의 활용성도 우수한 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제14권4호
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• pp.295-303
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• 2004

연약층과 견고한 암반층이 습곡형태로 혼재된 지질조건의 지하 심부 채굴 현장을 대상으로, 심부 급경사 연약층의 단계적 굴착 진행에 따른 갱도 및 주변 암반의 거동 양상을 전산해석과 현장계측을 통하여 비교 분석하였다. 전산해석에서는 Hoek ＆ Brown의 경험적 파괴기준 및 변형률연화모델을 적용한 탄소성 해석 기법을 이용하였다. 현장계측에서는 유압캡슐, 지중변위계, 내공변위계를 갱도 및 주변 암반에 설치하여 응력과 변위를 계측하였다. 경험적 파괴조건 및 변형률연화모델을 이용한 탄소성 해석은, 현장 지질조건 및 채굴과정의 복잡함에도 불구하고 현장계측결과와 유사한 양상을 보여주어 타당성을 검증할 수 있었다. 이러한 전산해석 및 현장계측의 비교를 통해 지하 굴착 갱도의 변형 거동 과정을 예측하고 이후의 굴착 및 지보보강 설계의 지침을 제공할 수 있을 것이다.