• 터널과지하공간
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• 제22권6호
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• pp.462-470
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• 2012

일반화된 Hoek-Brown 암반파괴조건식을 Mohr-Coulomb 파괴조건에 기초한 암반구조물 해석법에 적용시키기 위해서는 등가 마찰각과 등가 점착력을 계산하는 과정이 필요하다. Balmer(1952)이론에 기초한 기존의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산식은 최소주응력 ${\sigma}_3$의 함수로 표시되므로 등가 강도정수의 정수압 의존성 및 응력경로 의존성을 이해하는 데 적합지 않다. 이 연구에서는 응력불변량을 이용하여 일반화된 Hoek-Brown식의 접선 순간마찰각과 순간점착력 계산하는 방법을 제시하여 기존의 방법이 갖는 단점을 극복하였다. 제시된 방법을 이용한 예제 해석을 통해 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 의존특성 및 파괴곡면의 팔면체 단면에서 Lode각의 의존성을 고찰하였다. 접선 순간마찰각은 삼축신장 응력조건에서 가장 크며, 접선 순간점착력은 삼축압축 응력조건에서 가장 큰 것으로 나타났다. 접선 순간마찰각과 순간점착력의 정수압 및 Lode각 의존성은 GSI 값이 큰 양호한 암반에서 상대적으로 큰 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.373-387
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• 2009

방사성폐기물의 심지층 처분과 관련하여 현재의 건설기술 및 연구수준을 감안할 때 처분터널의 건설시 시멘트 물질의 사용은 피할 수 없는 선택일 것이다. 하지만 방사성폐기물 처분의 초장기적인 설계 개념을 고려할 때, 최소한의 환경적 안정성을 감안하면 low-pH 시멘트의 개발이 매우 중요한 사안이 된다. 본 연구에서는 현재 실제 고준위폐기물 처분 후보지를 건설하고 있는 핀란드를 중심으로 스웨덴, 스위스, 프랑스 그리고 일본 등에의서 Low-pH 시멘트에 관한 연구동향에 대해 살펴보았다. Low-pH 시멘트의 규정은 완충재로서의 벤토나이트의 물리.화학적 안정성을 고려하여 $pH{\leq}11$로 설정하고 있으며, pH 저하를 위해 포졸란 계열의 혼화재를 사용하였다. 처분장 조건 및 pH 제한치를 만족시키기 위해서는 전체 건조중량의 약 40% 이상을 실리카 퓸으로 대체하고 Ca/Si 비를 0.8 이하로 유지해야 하며, 높은 단위수량 요구에 대해 선택적인 초유동화제의 주입을 적극 고려하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.243-252
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• 2017

횡등방성 암석의 파괴거동은 등방성 암석의 경우와 큰 차이가 있으므로 횡등방성 암반에 건설되는 암반구조물의 정밀한 안정성 평가를 위해서는 횡등방 파괴함수의 개발이 필요하다. 이 연구에서는 17세기 천문학자 Cassini가 지구둘레를 도는 태양의 궤도를 모델링하기 위해 제안한 Cassini 난형(卵形)곡선을 기반으로 횡등방성 암석의 강도정수 분포함수를 제안하였다. 제안된 강도정수 분포함수는 횡등방성 암석시료에 대한 삼축압축시험을 통해 실험적으로 결정이 가능한 2개의 모델 파라미터로 정의된다. 제안된 강도정수 분포함수를 마찰각과 점착력의 공간분포함수로 채용하여 기존의 Mohr-Coulomb(M-C) 파괴함수를 3차원 횡등방성 M-C 파괴함수로 확장시켰다. 제안된 횡등방성 M-C 파괴함수의 적합성을 검증하기 위해 횡등방성 암석시료의 삼축압축시험 및 진삼축압축시험을 수치모사하였다. 수치실험을 통해 예측된 결과는 실제 실험실 시험에서 관찰되는 횡등방성 암석의 파괴거동과 부합하였다. 또한 진삼축압축시험 수치모사 결과는 암석강도의 중간주응력 의존성이 암석시료에 포함된 미시적 연약면의 공간분포 특성과 밀접한 관련이 있을 수 있음을 보여주었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.456-467
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• 2019

본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 스포크형 쉴드TBM의 굴진을 모사하였다. 지반에 대해 수평응력계수를 사용하여 깊이에 따른 수평응력 증가를 모사하였고 TBM의 커터헤드에서 발생하는 토크를 기준으로 운전 조건을 부여하여 운전 범위 내에서 굴진을 하도록 설정하였다. 즉, 커터헤드에서 발생하는 토크의 값이 주어진 운전 조건을 넘어서는 경우 굴진속도를 일정하게 줄이고 반대로 운전 조건보다 낮은 경우에는 굴진 속도를 높이는 방안을 고려하였다. 이때 굴진속도 변경에는 운전자의 검토 시간을 고려하여 최소 변경 가능 요건을 부여하고 굴진 조건에 따라 이를 변경 가능하도록 하였다. 이러한 조건을 사용하기 위하여 사용자 프로그램을 별도로 작성하였으며, 결과를 통해 사전에 입력한 운전 범위 내에서 굴진 해석이 가능하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권5호
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• pp.357-367
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• 2006

최근 신설철도가 계획되거나 선형개량공사가 증가함에 따라 터널 구조물이 장대화되고 있다. 장대터널에서 터널내 열차화재 등이 발생하는 경우 대형사고를 초래할 수 있으므로 터널 방재에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이에 따른 터널 방재기준도 더욱 강화되고 있는 실정이다. 따라서 터널계획시 방재기준을 만족하면서 위험도를 최소화할 수 있는 최적 방재시설물 계획이 요구되고 있다. 이와 같이 합리적인 장대터널 방재 설계를 위해서는 열차사고 통계분석 및 피난시뮬레이션을 기초로 한 보다 객관적이며, 정량적인 평가가 필요하다 할 수 있으며, 이를 위해서 본 연구에서는 정량적 위험도 분석기법인 QRA (Quantitative Risk Assessment)를 철도터널에서의 방재설계에 적용하고자 하였다. 대상터널은 연장 약 4.1 km의 산악터널(사례 I)과 연장 약 3.6 km인 도시지역터널(사례 II)로서 두 터널 모두 철도터널 관련 방재기준보다 향상된 터널방재성능이 요구되어, 도시지역 안전기준에 만족하는 합리적인 터널내 방재구조물 계획을 수립하기 위하여 정량적 위험도분석을 실시하였다. 장대터널에서의 갱외탈출로 개념의 사갱 및 수직구 계획을 수립하기 위하여 각각의 경우에 대한 QRA를 실시하고, 장대터널의 방재 안정성을 평가함으로써 실행 가능한 합리적인 수준의 터널 방재설계를 수행하고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.59-71
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• 2018

일반화된 Hoek-Brown(GHB) 파괴조건식은 GSI 지수를 통해 현장 암반의 절리상태를 체계적으로 고려하여 암반의 강도를 예측하는 파괴함수로서 암반공학적 설계에 널리 활용되고 있다. 이 연구에서는 절리성 암반에 굴착된 원형터널의 내공변위 특성을 분석하기 위하여 GHB 파괴조건식을 항복함수로 활용한 2차원 탄소성 유한요소해석을 수행하였다. 이 과정에서 소성포텐셜 함수의 가정이 탄소성 변위 해석결과에 미치는 영향도 고찰하였다. 탄소성 해석에서는 넓은 범위의 측압비(K) 변화와 암반의 양호성을 나타내는 GSI 값의 변화가 동시에 고려되었다. 각 측압비에 대해 GSI 값의 변화에 따른 측벽변위/천정변위 비를 계산하여 내공변위 발생특성을 분석하였다. 해석결과 측벽변위/천정변위 비는 측압비의 크기뿐만 아니라 GSI 값의 범위에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 GSI 값이 매우 작은 불량한 암반의 경우 탄소성해석으로 계산한 측벽변위/천정변위 비는 탄성이론으로 계산한 결과와 반대의 경향을 보였다. 또한 소성포텐셜 함수의 형태에 따른 측벽변위/천정변위 비 변화는 대체로 유사한 경향성을 보이는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.97-110
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• 2018

뿜칠 방수 멤브레인이 가진 높은 부착력과 연성 특성으로 인해 터널 구조물의 보수 보강 목적으로 멤브레인을 적용하는 방안이 고려되고 있다. 따라서 본 연구에서는 인장강도와 부착강도가 향상된 분말 1성분 멤브레인 시제품을 제작하였고, 이를 실물 세그먼트의 내측에 타설하여 실물 실험체를 제작하고 실물 재하실험을 통해 멤브레인의 보강효과를 파악하고자 하였다. 실험결과, 멤브레인의 코팅으로 인해 세그먼트의 균열 발생이 지연되어 세그먼트의 초기 균열발생하중이 평균적으로 약 34% 증가하였다. 반면, 멤브레인 코팅에 의한 파괴하중의 증가율은 상대적으로 크지 않았다. 단, 멤브레인의 코팅으로 인해 파괴 하중 이후에 변형률 연화 현상이 관찰되어, 멤브레인으로 라이닝 내측을 코팅하게 될 경우에는 라이닝의 취성 파괴를 방지하는데 효과가 있을 것으로 추정된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.404-416
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• 2020

2차원 응력조건에서 V형 암석노치의 파괴하중을 계산하는 해석적 절차를 slip-line 소성해석법 기반으로 개발하였다. 노치 주변의 암석이 소성상태에 있을 때 slip-line 중 하나인 α선이 암석 노치 면과 노치 외부 수평면을 연결한다는 사실과 α선을 따라서 변하지 않는 불변량이 존재한다는 이론적 사실이 해석적 절차 개발과정에서 핵심 아이디어로 활용되었다. 암석 노치 외부 수평면의 응력 경계조건을 알고 있으므로 불변량 방정식을 풀면 암석 노치 면에 작용하는 수직응력과 전단응력을 계산하는 것이 가능해진다. 노치 면에 작용하는 응력성분 값을 이용하여 쐐기에 의해 노치에 가해지는 파괴하중을 계산하였다. 개발된 해석적 절차를 적용하여 암석 노치파괴 해석을 수행하였다. 암석 노치의 파괴하중은 노치의 각도 및 노치 면의 마찰이 증가함에 따라 지수함수적 비선형성을 가지고 증가하는 특성이 있음을 해석결과는 보여주었다. 이 연구에서 개발한 해석적 절차는 쐐기형 노치 형성을 통한 암석균열 개시조건 연구, 암반 기초 지지력 계산, 암반사면 및 원형터널의 안전성 해석 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.99-110
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• 2003

본 연구에서는 트랜치 굴착시 토석붕괴 방지시설에 대한 시공상의 안전성과 시공성 그리고 작업성에 주안점을 두어 재료의 경량화 및 구조체의 표준화를 시도하였다. 즉, 위험도 사전평가와 안전관리기법을 검토하고 흙막이 부재의 적용성과 흙막이 구조의 역학적 안정성을 검토하였으며, 이들 결과로부터 흙막이 구조체의 역학적 거동매카니즘 규명과 규격의 표준화를 위하여 경량흙막이 구조체의 구조안전성과 구조해석을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 흙막이 구조의 역학적 타당성과 토질역학적 조건을 고려한 신소재 활용성을 확보하기 위하여 흙막이 부재의 역학적 성능과 부재에 작용하는 토압정수를 제시하였으며, 흙막이 구조체의 해석이론과 방법을 제시하였다. 2) 강화합성수지(FRP)를 사용한 경량판넬 부재의 지질구조가 경질점성토인 조건을 대상으로 구조해석 결과, 지하수위 조건에 따라서 판넬의 역학적(휨모멘트, 전단력, 축응력) 특성이 변화하고 있었으며, 역학적 해석결과가 허용응력 범위에 있음을 알 수 있어 이는 경량판넬이 트랜치 굴착시에 흙막이 구조로서 유용성을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.47-56
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• 2013

포화토의 개념과 원리로는 실제 지반에서 발생하는 현상과 거동이 제대로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 있다. 불포화토는 부간극수압의 영향으로 겉보기점착력을 보임과 동시에 물의 흐름에 있어서 간극 속에 공기의 함입으로 투수성이 저하하는 등 포화토와는 다른 거동특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서 흙 속의 수분 함량에 따른 공학적 특성을 규명하는 것은 지반강도의 산정, 구조물의 안정성 등을 판단하는데 있어서 중요한 자료를 제공하므로 많은 연구와 노력이 필요하다. 특히, 하천복원 프로젝트인 "4대강 살리기"중 한 곳인 낙동강유역에는 모래 지반이 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있으며, 중소규모의 댐, 홍수조절지, 하천변 저류지 및 저수지 재개발 등 많은 토목구조물이 건설되고 있다. 본 연구에서는 낙동강유역 내 불포화상태에 있는 지반구조물의 설계 시공 및 안정성 검토에 기초적 자료를 제공하고자 낙동강 중하류 실트질 모래를 대상으로 불포화 삼축압축시험을 실시하였다. 시험 결과 최대축차응력은 구속압과 흡인력이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 또한 점착력은 흡인력의 증가에 따라 비선형적으로 증가하였으나, 내부마찰각은 크게 변하지 않는 것으로 나타났다.