• 한국지반공학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.99-111
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• 1999

천공굴착을 선행하게 되는 배토형 auger-cast 말뚝의 경우, 굴착 및 지반교란에 의한 횡방향응력의 감소로 인하여 주면마찰력이 타입식 말뚝에 비해 작게 발휘되는 것이 일반적이다. 이러한 auger-cast말뚝의 주면마찰력을 향상시킬 수 있는 방법으로 팽창제의 사용과 가압주입의 적용효과를 고찰하고자 다짐 조성된 화강풍화토 지반에서의 팽창성 몰탈을 사용한 auger-cast 모형말뚝의 실내실첩을 실시하였다. 모형말뚝은 팽창제의 양과 주입방법, 그리고 토조가압의 조건들을 변화시키면서 모형토조안에 제작되었다. 실험결과 팽창제의 사용이 증가함에 따라 말뚝의 주면마찰력이 점점 증가하는 경향으로 나타났으며, 이러한 증가의 폭은 가압주입이 적용되었을 때 더 뚜렷하게 발생하였다. 일반 몰탈을 가압 없이 주입하여 시공한 말뚝의 주면마찰력과 비교하여, 가압주입 없이 팽창제만 사용된 경우, 그리고 팽창제와 가압주입이 병행되어 사용되어진 경우 각각 2%, 그리고 56%까지 주면마찰력이 증가되는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권2호
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• pp.113-131
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• 2022

A rockburst is a common disaster in deep-tunnel excavation engineering, especially for high-geostress areas. An anomalously low friction effect is one of the most important inducements of rockbursts. To elucidate the correlation between an anomalously low friction effect and a rockburst, we establish a two-dimensional prediction model that considers the discontinuous structure of a rock mass. The degree of freedom of the rotation angle is introduced, thus the motion equations of the blocks under the influence of a transient disturbing force are acquired according to the interactions of the blocks. Based on the two-dimensional discontinuous block model of deep rock mass, a rockburst prediction model is established, and the initiation process of ultra-low friction rockburst is analyzed. In addition, the intensity of a rockburst, including the location, depth, area, and velocity of ejection fragments, can be determined quantitatively using the proposed prediction model. Then, through a specific example, the effects of geomechanical parameters such as the different principal stress ratios, the material properties, a dip of principal stress on the occurrence form and range of rockburst are analyzed. The results indicate that under dynamic disturbance, stress variation on the structural surface in a deep rock mass may directly give rise to a rockburst. The formation of rockburst is characterized by three stages: the appearance of cracks that result from the tension or compression failure of the deformation block, the transformation of strain energy of rock blocks to kinetic energy, and the ejection of some of the free blocks from the surrounding rock mass. Finally, the two-dimensional rockburst prediction model is applied to the construction drainage tunnel project of Jinping II hydropower station. Through the comparison with the field measured rockburst data and UDEC simulation results, it shows that the model in this paper is in good agreement with the actual working conditions, which verifies the accuracy of the model in this paper.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권6호
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• pp.697-706
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• 2022

In order to explore the stable anchoring conditions of coal side under the mining disturbance of soft section coal pillar in Wangcun Coal Mine of Chenghe Mining Area, the distribution model of the anchoring support pressure at the coal pillar side was established, using the strain-softening characteristics of the coal to study the distribution law of anchoring coal side support pressure. The analytical solution for the reinforcement anchorage stress in the coal pillar side was derived with the inelastic state mechanical model. The results show that the deformation angle of the roadway side and roof increases with the roof subsidence due to the mining influence at the adjacent working face, the plastic deformation zone extends to the depth of the coal side, and the increase of anchorage stress can effectively control the roof subsidence and further deterioration of plastic zone. The roadway height and the peak support pressure have a certain influence on the anchorage stress, the required anchorage stress of the coal side rises with the roadway height and the peak support pressure. The required anchorage stress of the coal pillar side decreases as the cohesion between the coal seam and the roof and floor and the anchor length increases. Then, applied the research result to Wangcun coal mine in Chenghe mining area, the design of anchor cable reinforcement support was proposed for the section of coal pillars side that has been anchored and deformed, which achieved great results and effectively controlled the convergence and deformation of the side, providing a safety guarantee for the roadway excavation and mining.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권4호
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• pp.397-408
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• 2023

Pipe pile walls are commonly used as retaining structures for excavation projects, particularly in densely populated coastal cities such as Hong Kong. Pipe pile walls are preferred in reclaimed land due to their cost-effectiveness and convenience for installation. However, the pre-bored piling techniques used to install pipe piles can cause significant ground disturbance, posing risks to nearby sensitive structures. This study reports a well-documented case history in a reclamation site, and it was found that pipe piling could induce ground settlement of up to 100 mm. Statutory design submissions in Hong Kong typically specify a ground settlement alarm level of 10 mm, which is significantly lower than the actual settlement observed in this study. In addition, lateral soil movement of approximately 70 mm was detected in the marine deposit. The lateral soil displacement in the marine deposit was found to be up to 3.4 and 3.1 times that of sand fill and CDG, respectively, mainly due to the relatively low stiffness of the marine deposit. Based on the monitoring data and site-investigation data, a 3D numerical analysis was established to back-analyze soil movements due to the installation of the pipe pile wall. The comparison between measured and computed results indicates that the equivalent ground loss ratio is 20%, 40%, and 20% for the fill, marine deposit and CDG, respectively. The maximum ground settlement increases with an increase in the ground loss ratio of the marine deposit, whereas the associated influence radius remains stationary at 1.2 times the pipe pile wall depth (H). The maximum ground settlement increases rapidly when the thickness of marine deposit is less than 0.32H, particularly for the ground loss ratio of larger than 40%. This study provides new insights into the pipe piling construction in reclamation sites.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.175-181
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• 2020

본 연구는 도심지에서 좁은 폭 구간에 실시하는 물다짐 공법의 적정 시공방법 제안을 연구목적으로 한다. 도심지 차도나 보도의 도로함몰로 차량의 파손, 인명의 손실 등이 발생할 수 있다. 공사장 인근에서 발생하는 도로함몰의 주요 원인은 부실시공이다. 원인조사 결과 약 25~49%가 굴착복구 미흡으로 발생하는 것으로 발표되었다. 굴착복구 시공은 장비 혹은 인력으로 실시하며, 다짐장비나 인력으로 다짐이 어려운 소폭의 관로 되메우기, 흙막이가시설과 구조물 사이 협소 공간 되메우기 등을 수행할 때는 통상적으로 물다짐 공법을 사용하고 있다. 그러나 물다짐에 관한 다짐원리와 시공 조건 관련 표준시방 및 품질관리 기준은 미흡한 상태이다. 이에 본 연구에서는 물다짐 공법에 대해서 다짐원리 및 적정 되메우기 재료와 다짐효율에 관한 실내모형시험을 수행하고, 현장시공 현황 및 문제점을 조사·분석하여 물다짐 공법의 가이드라인을 제시하였다. 결론적으로 물다짐 공법의 원리를 분석한 결과 투기하는 되메우기 재료는 입도분포와 투수성이 주요 인자로 입도 및 투수계수의 세부기준을 제시하였고, 시공방법은 다짐효율을 높이기 위해 하부 배수층을 확보한 상태로 0.3m 단위로 층별 물다짐을 수행하여 상대다짐도 90%이상의 다짐품질을 확보해야 한다. 또한 물다짐이 완료된 상태에서 엄지말뚝을 인발한 경우 교란범위인 H-pile 단면기준으로 폭(B)의 1.5배, 높이(H)의 1.0배 주변 지반에 추가 물다짐을 수행하여야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제30권5호
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• pp.473-483
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• 2020

본 연구에서는 3차원 유한차분법(FDM) 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 주방식 채광장을 모사하고 채굴적 형성에 의한 현지응력 교란으로 광주에 집중되는 수직응력의 변화를 분석하였다. 오차율과 해석시간을 고려하여 적절한 조합의 요소망 크기를 선정하고 지류론 암반을 모사하여 요소망 조합과 개발 심도에 따른 해석 성능을 검증하였다. 본 해석에서는 개발 영역 내에 1개(1×1)~ 121개(11×11)의 패널 광주가 생성되도록 채굴적을 형성하여 가장 높은 수준의 응력집중이 발생하는 중앙부 광주의 상부 수평단면에 작용하는 수직응력을 측정하였다. 40 m~320 m까지 40 m 단위로 굴착심도를 변경하여 동일한 과정을 반복 수행하였다. 해석 결과, 개발 규모(N_P)가 클수록, 개발심도(H_OB)가 작을수록 중앙부 광주의 수직응력 값이 지류론 추정값에 가까워지는 것을 확인하였다. 또한, 개발 규모가 작고 대심도인 경우에는 지류론에 의한 추정 시 수직응력이 과대평가될 수 있으며, 동일한 개발규모인 경우 심도가 증가할수록 수직응력계수(VSF)가 일정한 값으로 수렴하는 경향이 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.17-27
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• 2018

싱크홀은 세계 여러 곳곳에서 발생하고 있으며, 사람들의 안전이 심각히 우려가 되고 있다. 특히, 도시의 발달로 인하여 지하공간 개발은 필수적이며, 지하공간 개발시 다양한 조건에 의해 지반함몰은 발생할 수 있다. 지반함몰은 지반을 이루고 있는 흙이 지중에서 어떤 인위적인 원인에 의해서 유실되어 지표면이 푹 꺼지는 현상을 의미한다. 지반함몰 현상은 상하수도관의 누수, 지하수 교란 등과 같은 인위적인 원인으로 일어나는 것으로 석회암질 기반암상의 지반에서 석회암이 녹아서 생긴 공동으로 지표면이 푹 꺼지는 싱크홀 현상과는 원인이 다르다. 최근 대한민국 도심지에서 지하개발이 이루어지는 과정에서 주변 건물에 피해를 주어 이에 대한 민원 및 보상 문제로 어려움을 겪는 경우가 빈번하게 나타나고 있으며, 일부 건물이 붕괴하여 인명 및 재산에 많은 손실을 가져오고 있다. 이에 중앙정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하여 2018년 1월 1일부터 시행되고 있다. 이 법의 주요내용은 일정한 규모 이상의 지하 굴착공사를 수반하는 사업에 대하여 지하안전영향평가등을 실시하고, 지하시설물 및 주변 지반에 대하여 안전점검을 정기적으로 시행하여 지하안전을 확보하기 위한 지하안전관리체계를 규정하였다. 본 연구에서는 지하안전관리에 관한 특별법의 내용을 살펴보고, 선제적 지하안전관리 대비 및 대응체계 마련하기 위한 지하안전정책의 발전방향을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1C호
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• pp.63-72
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• 2006

도심지의 급속한 성장으로 인한, 사회 기간시설 확충 필요성으로 현재 많은 터널이 시공되고 있으며 앞으로 더 많은 터널 공사가 계획되고 있다. 도심지에서의 터널 굴착은 일반적으로 터널 심도가 얕고 지상에 각종 건물, 공공시설이 밀집 되어 있어 터널굴착에 따른 지반 침하로 지상 구조물 및 지중 매설관에 피해를 주는 경우가 빈번히 발생하고 있어 주변지반의 거동, 구조물의 영향 검토의 중요성이 대두되고 있고, 민원 발생이 우려되는 도심지의 특수성 때문에 도심지 터널설계/시공은 산악터널과 다른 맥락에서 접근되어야 한다. 본 논문에서는 도심지 광역 단위 터널 현장의 최소 단면을 해석 후 전단면에 대한 예측이 가능할 경우 터널 시공위험도 평가에 효율적이기에 그 방법으로 전문가 시스템 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)기법을 적용하여 터널 안정성 검토방안을 연구하였다. 또한 그 결과를 GIS에 연계하여 터널 시공중 실시간(real time)개념으로 지반거동 및 주변 환경에 미치는 영향 평가를 수행하여 시공에 반영하는 정보화 개념의 시공관리기법을 강구하였다.