• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.19-27
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• 2017

최근 도심지에서 상하수도 등의 지중매설관 노후 및 접합 불량에 따른 누수에 의해 일어나거나, 터널굴착 및 지하구조물 시공 시 부실시공 또는 관리 부실로 인한 지하수의 유입으로 지중공동이 발생하고 이로 인하여 지반침하가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 포화-불포화 다공성 매질에 대한 지하수 변동을 예측할 수 있는 수치모델(SEEFLOW3D)을 개발하였으며 개착식 및 비개착식 굴착 시나리오를 구성하여 지반굴착에 따른 영향을 모사하였다. 또한, 개발모델의 검증을 위해 범용수치해석 프로그램(Visual MODFLOW)과 비교 분석을 수행하였다. 그 결과 평균 오차는 -3.95~5.72%이며 정규화 된 RMSE는 0.56~4.62%로 나타났다. 향후 본 연구의 개발모델은 지반굴착 공사 시 지하수 유출량을 예측하고 이에 따른 차수벽의 최적 설계 등을 위한 해석툴로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.252-259
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• 2010

도심지 터널 즉 터널의 상부 근접한 거리에 보안물건이 존재하는 경우 일반적인 폭약만을 사용해서는 발파진동을 규제치내에서 조절이 불가능하여 폭약공법이 아닌 무진동, 미진동 공법을 사용해야 한다. 하지만 무진동 공법들은 터널굴착공사비가 크게 증가 하게 되며, 또 공사기간도 길어진다. 일반적으로 노천채굴에서는 폭속이 약2,000 m/s 정도인 저폭속폭약이 응용 사용되어 왔으나 터널발파에는 사용되지 않았다. 본 연구에서는 저폭속폭약을 일반 폭약과 공내에서 혼용장약하여 발파작업을 한 결과 일반 폭약으로 발파하는 것보다 진동이 25~30%정도가 감소하였다. 도심지터널 및 보안물건 근접한 터널에서는 진동규제치내에서 미진동으로 시공할 수 있는 저폭속폭약과 일반폭약을 혼용 사용하는 발파 방법을 사용하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.17-32
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• 1998

Bakun 수력발전 공사계획은 2.520MW의 수력발전소 건설과 여기에서 생산된 전기를 말레이시아 반도와 사라왁주로 공급하기 위한 송전선 공사로 구성된다. 발전소는 210m 높이의 콘크리트 지수판형 사력댐으로 건설되며, 댐과 수력발전시설을 건설하기에 앞서 Balui강을 우회시키기 위해 연장 1,400m, 내부 직경 12m, 갱구지역에서 터널 폭 16m인 가배수로 터널 3개가 열대우림 퇴적암 지대에 건설중에 있다. 본 논문은 가배수로 터널의 입.출구 지역에 존재하는 대규모 암반사면에 대한 안정성 평가와 이에 따른 최적 설계방법에 대하여 논의하였다 안정성 평가에 적용된 지반공학적 변수들은 RMR system를 기초로 하여 정의된 4개의 암반유형(RMT: Rock Mass Type)에 따라 결정되었으며, 사면에 대한 안정성 평가는 전체 사면과 지역적 사면으로 구분하여 수행되었다. 전체사면에 대한 안정성 평가에서는 록볼트, 숏크리트가 없는 상태에서 안정성 분석이 수행되었으며, 전체 사면내의 일부 불안정한 지역에 대해서는 소단 및 록볼트, 숏크리트가 시공된 상태를 고려하여 이에 대한 안정해석을 수행하였고. 지속적인 계측을 실시하였으며, 불안정하여 붕괴된 부분은 설계 변경하여 보다 안전하게 시공하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.41-53
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• 2022

본 연구에서는 도시철도에 인접하여 암반굴착공사를 실시할 때 발생하는 지반진동이 도시철도 구조물에 미치는 영향을 수치 해석을 통하여 검증하였다. 암반굴착공사는 발파공사와 굴착기계공사의 두 경우에 대하여 실시하였다. 발파공사는 굴착부지가 넓은 경우에 정밀진동제어방법과 소규모진동제어방법에 대한 해석을 실시하고 실무에서 기준처럼 사용하고 있는 발파진동 영향권을 검증하였다. 이 발파진동 영향권에서 제시하는 발파 이격거리는 범위가 매우 커서 범위 값 중 최소치에 발파점이 위치할 때 진동한계치를 넘어갈 수 있다. 굴착기계공사는 천공공사를 위한 어스오거와 착암공사를 위한 브레이커에 의한 지반진동이 도시철도 구조물에 미치는 영향을 검증하였다. 시험시공을 통하여 어스오거와 브레이커의 지반진동을 측정하고 보정을 거쳐서 수치해석을 위한 입력하중을 산출하였다. 수치해석은 터널구조, 개착식 박스구조, 고가교량구조에 대하여 실시하였다. 터널구조의 해석에서 결과는 어스오거는 현장 추정치와 비슷하나 브레이커에서는 현장에서 얻어지는 추정치보다 작다. 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 개착식 박스구조에서는 굴착공과 박스사이의 매립토가 지반진동을 증폭시키는 형상이 발생하며 진동파가 박스구조물에 도달하면 일정한 값으로 수렴한다. 고가교량의 경우에는 진동하중이 상대적으로 작은 어스오거 지반진동은 파일기초에 도달하면서 작아지는데, 상대적으로 크고 주기적인 브레이커 지반진동은 교량 상부구조에 추가적인 지반 진동하중으로 작용함을 볼 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6D호
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• pp.623-629
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• 2010

최근 도심지 굴착 시 고효율 급속시공이 가능한 쉴드 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법의 도입이 점진적으로 증가하고 있다. 그러나 해당 장비에 대한 이해부족과 현지 지반조건을 충분히 고려하지 않은 상태로 쉴드 TBM의 설계 및 선정시 시공능력의 저하, 시공기간의 연장 및 공사비의 증가를 초래하는 경우가 빈번히 발생되고 있다. 이에 따라 본 사례연구에서는 풍화토, 풍화암 굴착에 적합하도록 설계된 쉴드 TBM 터널 굴착현장을 대상으로 쉴드 TBM 굴진 시 사전 지반조사의 결과와 달리 예기치 못한 경암구간 돌출로 굴진 중단 및 공기지연을 최소화하고자 적용된 대체공법의 적용성을 비교 분석하였다. 또, 터널 상 하행선 경암굴착에 적용된 대체공법의 선정부터 적용 후 결과에서 얻어진 굴진자료와 쉴드장비의 굴진속도, 공사기간, 공사비 등을 검토하여 연구대상 현장에 가장 적합한 대체공법을 판단 및 평가하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 굴진중단 및 대체공법 적용으로 인한 공사비, 공사기간의 증가를 방지하려면 대상현장의 정확한 지반조사가 선행되어야 하며, 이를 바탕으로 현장 지반조건에 가장 적합한 쉴드장비를 선정하는 것이 중요하다. 둘째, 대상현장에서 시행한 대체공법의 적용성을 분석한 결과, 경암구간 굴착을 위한 대체공법의 최선안은 개착 공법 후 경암 발파제거 공법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제1권2호
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• pp.41-54
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• 1985

비교적 얕은 깊이에서 터널을 착굴하거나 개착을 하늘 경우, 열변지반에 침하 및 수평이동 등의 변위가 발생하게 된다. 이러한 변위는 주변 구조물의 안정에 큰 영향을 미치며, 심한 경우 주변 구조물이 파괴되는 상태에 까지 이른다. 인구가 밀집된 대도시에 지하철을 시공할 경우, 주변 문화재, 고층건물, 상하수도관, 가스관 등의 안정을 지하철 설계시 고려하여야 하므로 터널굴착에 따른 지반변위의 예측과 자세한 침하의 원인이 규명되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 지반 침하량 및 침하발생 영역을 예상하거나 침하요인을 파악하기 위하여 부산지하철 NATM회간의 지표면 침하, 지표면 수평변위, 지중침하, 천단침하 들에 관한 측정 분석이 이루어졌다. 그 결과, 횡방향 지표면 침하는 Gaussian normal probability curve, 종방향 지표면 심하하는 cumulative Gaussian probability curve로서 해석이 가능하다는 것과 가인버어트의 조기폐합이 침하량 감소에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.217-224
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• 2001

암석은 지질학적 생성과정으로 인해 많은 역학적 결함을 포함하고 있으며 이러한 결함 사이에는 암석 브릿지가 존재하게 된다. 이러한 암석 브릿지에서의 균열의 전파 및 결합(coalescence)과정은 사면, 기초, 터널 등의 안정성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 단축압축 하에서 균열의 형상변화에 따른 암석 브릿지에서의 균열의 개시, 전파 및 결합거동 변화에 대해 알아보았다. 여산 대리석을 재료로 120$\times$60$\times$25 mm크기의 시료에 균열각도 $\alpha$, 브릿지각도 $\beta$, 균열길이 2c, 브릿지길이 2b를 변화시키면서 2개의 인공균열을 제작하였다. 하중을 가하면서 날개형 균열개시응력, 날개형 균열 전파각도, 균열결합 응력을 측정하였으며 균열결합 유형을 정리하였다. 또한, 정규화된 최대강도(normalized peak strength)를 구하여 Ashby & Hallam 모형 (1986)의 이론해와 비교, 분석 하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권4호
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• pp.439-445
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• 2020

본 논문에서는 내진설계가 고려되어 있지 않은 전력구를 포함한 기설 개착식 전력구 100개소를 대상으로, 정부의 요구수준(내진 특등급, 0.22 g)을 만족하는지 확인하기 위하여 내진성능 평가를 수행하였다. 내진성능 평가 결과, 대상 전력구들은 대부분 0.3-1 g의 내진성능을 보유하고 있는 것으로 나타나, 내진 특등급 수준을 만족하였으며 내진안전성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 한편 응답변위법에 의한 전력구의 내진성능 평가 방법 및 결과에 대한 타당성을 확인하고, 전력구의 내진 안전성을 검증하기 위한 지진응답 해석 및 구조실험을 수행하였다. 그 결과 0.22 g 수준의 지진 하에서 응답변위법에 의한 상대변위는 지진응답 해석 결과보다 보수적이었으며, 실규모 구조실험에 의한 하중-변위 곡선 및 응답수정계수 산정 결과를 통해 전력구의 내진 안전성을 확인할 수 있었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제26권2호
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• pp.64-76
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• 2008

기계화 장전시스템을 이용한 Bulk Emulsion은 외국에서는 보편화된 장약시스템으로 최근에는 국내에 보급되어 점차 사용이 증가하고 있다. 이런 Bulk Emulsion은 안전하고, 장전밀도를 증가시켜 파쇄도를 향상시킬 수 있으며, 터널발파에서 굴진효율을 향상시킬 수 있고, 발파 유해가스의 농도를 최소한 저감하여 환경친화적인 제품이라 할 수 있다. 또한, 그 종류에는 노천용과 터널용이 있으며, 사용현장 및 목적에 따라 폭약의 구성이 차이가 있으나 장전원리는 동일하다. 본 연구에서는 터널용 벌크에멀젼을 이용하여 국내 10여개 터널현장에서 본발파 및 시험발파를 실시하였고, 주요 현장의 발파 결과는 다음과 같다. 먼저, 카트리지와 비교하여 장전밀도를 $35{\sim}60%$ 증가시킬 수 있으며, 천공수는 약 $10{\sim}30%$의 절감효과가 있고, 굴진능률은 약 $8{\sim}20%$, 파쇄도는 30cm이하의 적정상차 입도 사이즈를 기준으로 약 30%정도의 증대 효과가 있었다. 또한, 발파 후가스는 약포형 에멀젼폭약의 경우 CO가 평균 34.44ppm이었으나 Bulk Emulsion의 경우 20.13ppm으로 기존 폭약 대비 58.45%수준이었고, NOx은 2ppm이하로 검측되지 않았다. 이러한 벌크 에멀젼 폭약을 이용한 기계화 장전시스템은 향후 대형 대단면 터널 현장과 $4m{\sim}5m$이상의 굴진장을 확보할 수 있는 장대터널의 장공발파현장 및 급속 시공을 요하는 현장에서 다양하게 적용될 것으로 판단된다.

• 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.