• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1992년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.118-125
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• 1992

The ground deformation due to the tunnel excavation is dependent on various factors such as ground condition, geometry of the tunnel, excavation method, installation of support members, construction condition of each excavation stage, etc. And the distance from the facing effects significantly the stress conditions of the supported and unsupported ground due to the 3-dimensional structural nature of the excavated tunnel. The concept of ground characteristic line has been applied to properly consider the loading condition given by staged tunnel excavation so that the imaginary supporting pressure is applied against the surface of excavated ground. Discussions on the results of the performed finite element analysis were mainly made with respect to the ground settlement, tunnel displacement, earth pressure, stress mobilized in supporting members.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.87-92
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• 2000

In excavation of tunnels especially located in shallow depth, it is not rare to meet geological change in excavation progress worse than expected in the initial design stage. This paper present a case study on the re-design of excavation and support system of a shallow tunnel under construction where it meets the unexpected bad geological condition during excavation. The detailed geological investigation shows that the rock mass is heavily weathered and fractured with RMR value less than 20. Considering this geological condition, the design concept is focused on the reinforcement of the ground preceding the excavation of tunnel. Two design patterns, LW-grouting & forepoling with pilot tunnelling method and the steel pipe reinforced grouting method, are suggested. Numerical analysis by FLAC shows that these two patterns give the tunnel and roof ground stable in excavation process while the original design causes severe failure zone around the tunnel and floor heaving. In point of the mechanical stability and the degree of construction, the steel pipe reinforced grouting technique proved to be good for the reinforcement of heavily fractured rock mass in tunnelling. This assessment and design process would be a guide in the construction of tunnels in heavily weathered and fractured rock mass situation.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.225-235
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• 2005

본 논문에서는 새로운 흙막이 지보재인 IPS(Innovative Prestressed wale System) 띠장의 기본 개념과 미캐니즘에 대하여 설명하고 도심지 굴착 현장에 적용된 IPS 띠장의 거동 및 안정성에 대하여 논하였다. IPS 띠장은 강선, H-beam 받침대, 띠장으로 구성되어 있으며 IPS 띠장에 강선의 인장력을 도입하여 흙막이 벽체에 선행 하중을 가하고 지반 굴착으로 인한 토압을 IPS 띠장의 휨강성을 활용하여 버팀보에 전달하는 새로운 개념의 흙막이 지보재이다. 휨강성이 큰 IPS 띠장을 활용하면 흙막이 벽체를 지지하는 버팀보의 설치 간격을 획기적으로 넓힐 수 있으며 굴착시에 넓은 작업 공간을 제공받는다. 그리고 굴착 공사에 사용되는 강재의 물량을 줄일 수 있다. 그러므로 굴착 공사에서 IPS 띠장을 활용하면 경제성과 시공성을 확보할 수 있다. 또한 굴착으로 인한 흙막이 벽체의 변형을 억제하여 흙막이 구조물의 안정성을 높일 수 있다. 본 논문에서는 IPS 띠장의 기본 개념과 미캐니즘에 대하여 언급하고 도심지 굴착 현장에 적용된 IPS 띠장의 현장 적용성을 확인하였다. IPS 띠장의 현장 계측 결과를 분석하여 IPS 띠장의 거동과 안정성을 확인하고 IPS 띠장이 적용된 벽체의 거동을 알아보았다. 또한 IPS 띠장에 작용하는 토압을 지지하는 코너 스트럴의 거동을 알아보았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.489-506
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• 2024

지하수위 아래에서 이루어지는 터널 굴착은 수리경계조건을 변화시켜 굴착면을 향한 흐름을 유발한다. 터널 내 유입량은 굴착 전 시행된 그라우팅, 숏크리트 타설 및 방배수 시스템의 도입, 배수재의 수리적 열화 등에 영향을 받는다. 연속체이론 관점에서 굴착에 따른 지하수의 유입거동은 터널굴착 거동 이론인 내공변위-제어개념과 유사하다. 터널굴착에 따른 지하수 유입거동은 수리적 수렴거동(hydraulic convergence) 개념으로 설명할 수 있고, 지보재인 숏크리트가 유입량을 억제하는 거동은 수리적 제어거동(hydraulic confinement)으로 유추할 수 있다. 본 연구에서는 이론과 수치해석을 이용하여 터널 굴착에 따른 수리적 convergence 및 confinement 거동특성을 조사하였다. 터널 굴착에 따른 수리적 유입량 제어거동은 역학적 내공변위 제어 개념과 일치하며, 터널의 기하학적 조건, 그라우트 두께와 투수성, 그리고 숏크리트와 같은 지보재의 두께와 투수성에 지배됨을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.55-77
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• 2012

현대식 Rock TBM공법은 TBM에 의한 굴착과 지반 타입에 따른 능동적인 지보가 어우러진 공법으로 세그먼트를 사용하지 않고 숏크리트, 링빔, 록볼트, 와이어매쉬 등의 지보재에 의해 터널을 지보한다. 현대식 Rock TBM에서 사용되는 링빔은 H-형강을 사용하여 NATM의 강지보재와 유사하나 원형으로 완전히 폐합되어 설치됨에 따라 강지보재보다 더 효과적이다. 따라서 현대식 Rock TBM에서 링빔은 터널의 안정성 향상에 기여하는 바가 크며, 본 연구에서 소개하는 가압형 링빔(pressurized ring beam)은 그 효과를 더욱 향상 시킬 수 있다. 가압형 링빔의 효과를 검증하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였으며 그 결과 최소주응력 증가, 과대변위를 발생시키는 소성변형률의 감소, 링빔 설치 후 발생하는 변위인 상대변위감소 그리고 링빔 간격 증가 효과를 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.397-419
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• 2012

본 연구에서는 기존 구조물 하부 통과공법의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압지보 터널공법을 개발하고 이를 현장에 적용하였다. 가압지보 터널공법은 H-beam으로 제작한 강재의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입한 후 시멘트 밀크를 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위을 회복시킬 수 있는 공법이다. 3D 수치해석을 통해 개발된 공법의 변위제어 효과 및 부재의 안정성을 검증하였다. 또한 ${\bigcirc}{\bigcirc}$고속도로 하부 구간에 폭 10.7 m, 높이 7.9 m, 연장 85 m의 도로터널에 적용하였다. 현장적용 결과 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 굴착을 완료하였으며 공법 대비 공사기간을 약 35% 단축하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.17-30
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• 2012

본 연구에서는 기존 비개착 터널공법의 지반침하, 공기지연, 재원낭비 등의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압식지보를 이용한 비개착 터널공법을 개발하고 현장에 적용하였다. 가압식 지보를 이용한 비개착 터널공법은 강재(H-beam)의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입 후 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위를 회복시킬 수 있는 공법이다. 내공변위제어법 및 실내시험과 유한요소해석을 통해 개발 공법의 변위억제 효과 및 지보재의 안정성을 검증하였다. 또한 광교택지개발지구 영동고속도로 하부 0.8m 토피구간의 비개착 터널($10.7m{\times}7.9m{\times}85m$)에 적용하여 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 시공을 완료하였으며 기존 비개착 터널공법대비 공기를 약 35% 단축하였다.

• 한국안전학회지
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• 제30권1호
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• pp.47-51
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• 2015

In the study, a new non-open cut tunnel steel pipe method using slot hole has been developed. As is overcomes shortcomings of conventional methods, it is applied to the field. The main concept of the new method is the steel pipe pumping system with slot holes which, by means of formation slot holes between each steel pipe, applied to the magnitude of the relaxed earth pressure caused by excavation to the ground to prevent ground displacement. The stability of the support members and effect of displacement control of the new method were verified through several ways as numerical analysis and site test. The new method was applied to the construction of a 11.5m wide, 7.4m high and 50m long section that passes side subway and large buildings in inner city. By applying the new method, tunnel construction was successfully completed in 6 months. It decreases the construction period to 30% compared to that of conventional methods, and ground was almost negligible.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.51-61
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• 2005

터널의 주변지반을 보강할 경우 지반의 강도정수는 변화한다. 그러므로 보강된 터널주변지반의 지보, 보조 및 보강, 굴착설계 시 보강된 주변지반의 강도기준에 대하여 고려하여야 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 터널의 주변지반을 보강할 경우 터널주변지반의 복합거동에 대한 연구로써 간편 터널 지보/보강 설계법과 보강된 주변지반의 강도정수변화에 대하여 이론적 및 실험적으로 연구하였으며, 또한 터널주변 강도정수 변화 결과에 따른 복합항복함수에 대해서도 제시하였다. 연구결과, 록볼트의 경우에는 터널주변지반의 내부마찰각의 증가보다는 점착력의 증가에 많은 영향을 준다는 것을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.129-137
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• 2008

본 논문은 터널을 굴착중인 시공현장에서, 변위계측치를 이용하여 터널의 안정성을 신속하고 정량적으로 평가하기 위한 기법 개발에 관한 것이다. 국내외 터널시공현장에는 시공관리 기준치를 제시하고 있다. 그러나 이러한 관리기준치들은 그 근거가 불명확하며 시공현장마다 일관적인 기준이 설정되어 있지 않다. 본 연구에서는 시공관리기준의 합리성을 확보하기 위하여 한계변형률 개념을 새롭게 도입하였다. 그리고 한계변형률 개념에 대한 공학적 의미에 대한 상세 검토를 수행하였다. 이를 위해서 먼저, 기존 연구자들에 의해 적용된 한계변형률 개념의 터널안정성 평가방법에 대한 공학적 타당성을 이론해석적인 방법으로 검토하였다. 이어서 상용프로그램을 이용하여 터널굴착시 발생한 굴착면의 변위정보를 획득하고, 이를 기존의 평가방법과 동일한 방법으로, 한계변형률 개념에 의한 터널안정성 평가를 수행하였다. 또한, 상용프로그램에 의해 획득한 굴착면 변위를 입력치로 하여 터널주변지반의 변형률을 수치역해석 기법으로 산정한 후, 이를 이용하여 한계변형률 개념에 의한 터널안정성 평가를 추가로 수행하였다. 결과적으로 한계변형률 개념을 활용함으로써 굴착중인 터널에 대하여 터널안정성을 신속하고 정량적으로 평가하는 것이 가능한 것으로 확인되었다.