• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.37-50
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• 2001

최근 터널구조물에서 결함이나 변상이 많이 발생하고 있지만 터널구조물의 특수성으로 인하여 그 원인을 평가하거나, 상태 및 안전성 평가에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 따라서 보다 효율적인 안전진단 및 유지관리대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 터널에서의 정밀안전진단을 효과적으로 수행하기 위하여 터널 라이닝과 주변지반에 대한 비파괴 조사기술, 터널 라이닝의 구조적 안정성을 평가할 수 있는 해석기술, 그리고 터널의 변상원인 및 건전도를 판단할 수 있는 평가기술을 개발하여 터널의 열화 및 손상정도를 진단하고 터널의 유지관리를 위한 적절한 보수 보강대책을 제시함으로서 체계적인 터널 안전진단업무에 활용하도록 하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.341-348
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• 2002

유지관리 계측은 터널 구조물의 지속적인 안전성 확인과 최적의 유지관리가 되도록 객관적이고 연속적인 자료제공을 목적으로 한다. 최근 들어 각종 터널에 적용하는 사례가 급속하게 증가되고 있으나, 현재까지 터널에서 장기간 측정된 계측실적도 적고, 합리적인 분석방법 연구도 전무한 실정이다. 본 연구에서는 장기간 계측이 수행된 지하철 풍화대 통과 터널의 계측결과를 회귀분석하여 터널의 최종 지보재인 콘크리트 라이닝의 응력과 철근응력의 상관관계를 파악하였다. 또한, 터널 콘크리트 라이닝의 응력과 안전성의 분석을 통하여 유지관리 계측 빈도 및 관리 기준치의 현장 적용성을 검토하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권12호
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• pp.81-89
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• 2012

도심지 내에서 교통량 증가로 인하여 차선확대가 요구되는 경우, 기존 터널은 증가된 차선만큼 단면을 확대할 필요가 있다. 터널 단면확대 공사로 발생되는 터널주변의 교통정체를 해소하기 위하여 터널 내에 직사각형 단면의 프로텍터를 설치하여 프로텍터 내부로 교통흐름을 유지하기도 한다. 프로텍터를 사용하면 터널 측벽 하부에서 프로텍터와 굴착 면 사이의 공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능할 수도 있다. 본 연구에서는 터널 측벽 하부의 협소한 공간에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께를 증가시켜 터널의 안정성을 확보하는 방법을 제안하였다. 기존 2차선 재래식 터널을 3차선 및 4차선 NATM터널로 확대 시공할 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공한 경우, 록볼트를 시공하지 않은 경우 및 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께만 증가시킨 경우에 대하여 터널의 천단변위, 내공변위 및 숏크리트에 발생한 응력을 비교분석하였다. 천단변위 및 상반 내공변위는 차이가 거의 없었으며, 하반 내공변위는 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3mm 크게 발생하였다. 또한 숏크리트에 발생한 휨압축응력은 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3MPa 크게 발생하였다. 록볼트 미시공에 의해 추가 발생된 숏트리트 응력을 감소시키기 위하여 기존 숏트리크 두께의 20%(250mm ${\rightarrow}$ 300mm, 4차선 터널)및 25%(200mm ${\rightarrow}$ 250mm, 3차선 터널)를 추가 시공하면 록볼트를 시공할 경우와 비슷한 응력수준을 나타내는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.357-367
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• 2017

강지보로 보강된 터널 숏크리트 라이닝은 그 기하학적 형태로 인해 외부하중이 작용됨에 따라 휨 모멘트와 축력이 동시에 발생하게 된다. 숏크리트는 축력 수준에 따라 휨 강성이 달라지며, 이로 인한 심한 비선형 거동을 보인다. 또한 강지보 유형에 따라 역학적으로 상이한 지보 성능을 가진다. 본 연구에서는 화이버 단면 요소(fiber section element)를 이용해 압축력과 휨 모멘트를 동시에 받는 강지보-숏크리트 라이닝의 비선형합성거동을 평가할 수 있는 수치모델을 제시하였고, 이를 활용해 강지보 유형에 따른 합성지보 성능을 수치적으로 분석하였다. 또한, 지반-구조물 상호작용을 구현하기 위해 지반의 연화(softening) 거동을 고려하여 수정된 hyperbolic 모델을 제시하였다. 제시된 수치모델은 기존 아치형 실험체의 하중실험 결과와 해석결과를 비교하여 검증하였으며, 수치해석을 통해 강지보 유형에 따른 라이닝의 합성거동을 분석하였다. 해석결과를 통해, 복철근 형태의 강지보가 기존 H형강과 유사한 극한 하중 지지력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 강재량 증가가 잔류 지지력 향상에 크게 기여하였으며, 지보재 주변의 지반강성이 증가함에 따라 강지보 유형에 따른 최대 하중지지력 개선 효과는 작아짐을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.41-50
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• 2010

터널 구조물은 다른 사회간접시설과 마찬가지로 시공과정에서부터 사용연한까지 지속적으로 안전성이 확보되어야 한다. 특히, NATM 공법으로 시공되는 터널 콘크리트 라이닝은 터널의 외장재로 취급되어 왔지만, 근년에 와서 노후화된 터널의 콘크리트 라이닝에서 발생하는 심각한 구조적 균열에 대한 문제가 야기되면서 터널의 장기적인 안전성을 유지하는 최종 지보수단인 구조재로 고려되고 있다. 콘크리트 라이닝 천단부의 종방향 균열 발생은 콘크리트 시공방법과 같은 연관관계를 가지고 있다. 콘크리트 라이닝 타설시 강재 거푸집의 천단부 부터 콘크리트를 주입함으로 콘크리트가 측벽 쪽으로 유동하면서 충전되어 천단부 라이닝 콘크리트는 마지막으로 콘크리트가 타설되기 때문에 천단부의 상부에 공동이 발생할 우려가 크며, 이로 인해 콘크리트 라이닝의 두께도 부족하게 되는 경우가 발생한다. 본 연구에서는 터널 콘크리트 라이닝에서 여러 요인으로 발생하는 균열을 보다 효율적으로 제어하기 위하여 콘크리트 라이닝에서 발생하는 균열 특성, 기존 강섬유보강 콘크리트 라이닝과 복합섬유보강 콘크리트 라이닝의 수치해석적 접근을 시도하였다. 즉, 터널 라이닝 천단부에 강섬유와 복합섬유의 혼입률에 따른 콘크리트 라이닝 부재의 파괴하중과 변위에 대하여 분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.227-235
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• 2006

최근 터널에서 균열, 누수 등과 같은 변상이 많이 발생하고 있어 터널의 안정성에 큰 문제가 되고 있으며, 기존 터널의 효율적인 안전 및 유지관리를 위해서는 터널 콘크리트 라이닝의 역학적 건전도를 평가하는 것이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서 사용된 콘크리트 라이닝 모형 시험체는 실제 도로터널의 축소모형으로서 단일라이닝으로 구성되어 있으며, 하중조건, 라이닝 두께, 천단부 배면 공동 유무 및 강섬유 혼입률 등과 같은 라이닝 조건에 따른 모형실험을 실시하였다. 이러한 모형실험으로부터 터널 콘크리트 라이닝의 균열발생하중과 파괴하중, 처짐과 균열발생 형태를 조사하여 터널 콘크리트 라이닝의 변형 및 역학적 특성을 평가하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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• pp.66-75
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• 2006

As construction for road tunnel is increasing, various geotechnical conditions can be faced during the construction stage. Especially, if the tunnel is located in limestone area, many kinds of site investigations such as in-situ boring, electrical resistance survey, TSP(Tunnel Seismic Prediction) and etc., are conducted before and during the construction. By conducting these preliminary tests, location, size, and filling materials in limestone cavities can be approximately estimated. Once some cavities which can be harmful for tunnel safety are predicted, methods for ground reinforcement and tunnel excavation, corresponding those ground conditions, have to be established and verified by measurement data and numerical analysis. If necessary, invert lining should be also considered. In this paper, by studying some cases of tunnels constructed in limestone area, predicted problems during construction and rational countermeasures for those are presented.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.25-32
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• 2015

본 논문은 터널 유지관리계측의 응력 관리기준치 설정에 대한 연구로 계측 초기에 설정된 지하철계측 초기 관리기준치를 토대로 서울지하철 6,7,9호선 7개 대표단면의 콘크리트라이닝 응력, 콘크리트라이닝 철근응력, 콘크리트라이닝 내공변위에 대하여 약 5년에 걸친 계측 실적을 분석하고, 국외 계측관리기준을 비교하여 향후 터널 유지관리계측에 적용할 응력 계측관리기준치 설정에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 향후에 터널에 적용할 유지관리계측의 응력 관리기준치는 국내적용 계측관리기준치와 국외적용 계측관리기준치 분석결과를 비교하여 안전단계는 허용응력의 60%, 주의단계는 허용응력의 80%, 정밀분석단계는 허용응력의 100%로 실무에서 쉽게 적용할 수 있는 절대치에 의한 계측관리방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.201-208
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• 1999

The NATM(New Austrian Tunnelling Method) has been used for tunnelling since 1980's. But Collapses of tunnel under construction take place frequently, especially at urban areas because of adjacent buildings, underground conduits and traffic loads. This paper is a case study on the reinforcement method of subway tunnel at urban areas. In this study, ground inspection, geological investigation, laboratory test and numerical analysis by means of FDM program were carried out. The tunnel excavation was stopped because of over excessive brake of tunnel crown and shotcrete was installed to prevent deformation of adjacent ground as the temporary method. From the result of field survey and geological investigation, it is found that the soft weathered soil was distributed to the ground of tunnel invert unlike original investigation. The results of the analysis and the study show that the SGR(Space Grouting Rocket) method and Umbrella method can be applied for the stability of tunnel excavation and in addition the reinforcement of concrete lining is required for long-term stability of tunnel.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-29
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• 2019

NATM (무근)터널의 라이닝 균열을 분석한 논문과 연계하여 NATM (철근)터널의 결함을 정밀안전진단 사례를 정리하여 결함별 원인을 분석하고자 하였다. NATM (철근)터널에서 콘크리트라이닝은 그 역할에 따라 철근과 같은 보강재를 사용하게 된다. 지반이 불량하거나 안전성 확보를 위한 라이닝 두께의 증가는 굴착단면의 증가와 라이닝 타설 물량의 증가를 유발하나, 철근보강 단면을 설계하여 경제성과 안전성을 함께 도모하게 된다. 시설물안전법에 의한 국내 1종 터널 시설물 중에서 NATM으로 시공된 구간에 철근보강을 실시한 라이닝의 결함 특성을 정리하여 형태별 발생원인을 분석하고자 하였다. 단철근, 복철근과 무근라이닝에 발생되는 균열을 비교하여 철근으로 인한 균열제어 효과를 분석하였다. 다양한 위치에서의 철근노출 사례와 함께 기술하였고 터널에서 고려될 수 있는 라이닝 두께 부족의 원인으로 정밀시공 미흡, 박락, 공용중 라이닝 화재에 의한 폭열, 지진, 용탈의 사례를 기존 연구와 비교하여 분석하였다. 향후 본 연구를 통해 정밀안전진단(터널) 세부지침의 보완 및 개정방향 등을 제시하고자 한다.