• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.83-96
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• 2011

현재 국내터널에 주로 사용되는 공법은 NATM(New Austrian Tunneling Method)으로 원지반의 강도를 유지하고 보강하는 수단으로 록볼트, 숏크리트, 지보재를 이용하여 암반굴착 직후 원지반의 지지능력을 최대로 활용하여 지반을 안정화시킴으로 터널의 안전성을 유지시키는 공법이다. 과거에는 철망(wire mesh)보강 숏크리트가 주로 사용되었으나 시공기술의 발전을 통한 공기향상을 목적으로 현재는 강섬유보강 숏크리트(steel fiber reinfored shotcrete)가 국내 대다수 터널현장에 사용되고 있다. 그러나 터널 현장의 강섬유보강 숏크리트가 시공된 벽면의 강섬유 혼입량을 조사한 결과, 대부분 예상보다 부족한 것으로 측정되어 이에 대한 시방기준의 수립과 강섬유 부족구간의 보강대책의 필요성이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강섬유 혼입량 부족 대한 터널의 안정성 확보 및 문제점을 보완하기 위해 새로운 형태에 강섬유보강재를 개발하려고 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.267-278
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• 2003

인공신경망은 복잡한 문제를 해결하는데 있어 여러 분야에서 널리 활용되고 있는 매우 효과적인 기법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 터널거동을 효과적으로 예측하기 위해 이러한 인공신경망 기법을 이용한 터널거동 예측시스템 (TBPS)을 개발하였다. 본 시스템 개발을 위해 시공이 완료된 31개 현장 193 개소 지점으로부터 얻은 터널 계측자료 (즉, 천단침하, 내공변위, 록볼트 축력, 숏크리트 압축 및 전단응력, 내진시 라이닝의 응력 등)를 D/B화하여 이용하였다. 또한 개발된 TBPS의 학습을 위해 가장 효과적이라 알려진 역전파 알고리즘을 사용하여 이들 자료의 학습을 실시하였다. 이러한 과정을 통해 개발된 TBPS를 이용하여 예측한 터널 거동 값과 현장계측 값, 수치해석에 의한 결과 값의 상호 비교 분석을 실시하였다. 비교분석 결과, TBPS에 의한 거동예측결과 값의 변화는 실무에 적용 가능한 범주에 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 TBPS는 터널의 타당성검토나 기본 및 실시설계 등에 적용하여 효율적으로 필요한 정보를 신속하게 얻을 수 있는데 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1461-1468
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• 2015

대규모 갱도의 보강을 위해 현재 일반적인 광산 지보재(록볼트 및 강지보재)가 대부분 적용되고 있으며, 일부에서는 현장타설 숏크리트로 연약지반 보강을 실시하고 있다. 그러나 광산 갱도 굴착 후 매번 숏크리트를 타설할 수는 없는 국내 광산 여건상 경제성 및 부지확보의 문제로 고정적인 현장 배치플랜트를 확보하지 못하고, 인근 레미콘 제조 공장에서 배합된 숏크리트 재료를 공급받아 시공하고 있다. 그러나 레미콘 제조 공장에서 운반되는 숏크리트는 이동 거리 및 시간에 따라 품질이 저하되고, 광산 시공 현장에 상주하는 전문 품질관리자의 부재로 시공 품질 관리에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 본 논문에서는 혼화재료의 종류와 혼입률을 변수로 선정하여 숏크리트의 역학적 특성과 단기 내구성 평가를 위한 실내실험을 실시하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권6호
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• pp.537-550
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• 2021

There are various technical problems need to be solved in the construction process of pre-setting an isolation wall into a double lane in the outburst prone mine. This study presents a methodology that pre-setting an isolation wall into a double lane without a coal pillar. This requires the excavation of two small section roadways to dig a wide section roadway, followed by construction of the separation wall. During this process the connecting lane is reserved. In order to ensure the stability of the separation wall, the required bearing capacity of the isolation wall is 4.66 MN/m and the deformation of the isolation wall is approximately 25 cm. To reduce the difficulty of implementing support the roadway is driven by 5 m/d. After the construction of the separation wall, the left side coal wall is brushed 1.5 m to make the width of the gas roadway reach 2.5 m and the roadway support utilizes anchor rod, ladder beam, anchor cable beam and net configuration. During construction, the concrete pump and removable self-propelled hydraulic wall mold are used to pump and pour the concrete of the isolation wall. In the process of mining, the stress distribution of coal body and isolation wall is detected and measured on site. The results demonstrate that the deformation of the surrounding rock of roadway and separation of roof in the roadway is small. The stress of the bolt and anchor cable is within equipment tolerance validating their selection. The roadway is well supported and the intended goal is achieved. The methodology can be used for reference for similar mine gas control.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2023

본 연구에서는 수치해석을 이용해 주방식 지하공간의 안정성을 검토하고 고찰하였다. 수치해석을 수행하기에 앞서 현장지반조사를 수행하고 지반조사결과를 이용하여 지보패턴을 선정하였다. 지보패턴은 암반 등급 별 Type-1, 2, 3을 선정하였으며 주방식 지하공간은 암주와 지하공간으로 구성된 형상으로 구성되어 효과적인 모사를 위해 3차원 수치해석모델을 개발하였다. 지보패턴 안정성 검토결과, 모든 지보패턴에서 천단변위, 내공변위, 지보재 응력 모두 안정한 것으로 확인되었다. 시공단계에 의한 해석결과, 암주가 형성되는 시공단계에서 지하공간에 과도한 응력이 발생하는 경향이 확인되었다. 이를 통해, 실제 시공 시 암주 형성 시공단계에서 정밀한 시공이 요구될 것으로 판단된다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.1-11
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• 2023

In order to use BIM as a tool for improving the productivity and quality of products in the construction industry, a BIM model must be created from the design stage first. Infrastructure structures such as bridges and tunnels are mainly created based on three-dimensional alignment in the generation of BIM models. Especially, generation of BIM models based on three-dimensional linearity has high task difficulty and algorithms for automating BIM modeling for railway infra structures have been suggested in previous studies. This study improved the BIM modeling automation algorithm of railway infrastructures and developed a system based on the algorithm so that it can be easily used by ordinary users. The system was built as an add-in system of Autodesk's Revit. As an improvement first, it is possible to arrange different libraries for each pattern, enabling various uses. In addition, it can be created models of several members with a single process and the system can automatically places structures that are added periodically, such as Rock Bolt and Fore Polling. Finally, 3D length information and volume for each pattern are automatically calculated for more accurate 3D-based volume calculation. This study contributes to increasing user accessibility by building a BIM modeling automation algorithm into a system. The system is expected to improve the efficiency of BIM modeling creation of linear-based infra structures, including railway infrastructure.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.55-64
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• 2016

산악지 풍화대를 관통하는 도로 NATM터널에서 록볼트+숏크리트 타설과 강관다단 그라우팅 보강작업 진행 중, 터널 천단부붕락(토피고 25m) 및 지표면 함몰($V=12m{\times}14m{\times}$높이 5m = $840m^3$)과 터널 내 과다한 변위가 발생하였다. 원활한 후속 공사를 위해 각종 조사 자료와 시험, 분석을 통해 함몰(땅꺼짐) 원인을 분석하고 수치해석을 통하여 적절한 갱내외 보강범위를 다양하게 검토한 후 대책공법을 제시하였다. 수치해석 결과 터널 종횡방향 0.5D, 터널 상단 1.0D에서 보강효율이 가장 좋은 것으로 분석되었다. 터널 지상부는 시멘트밀크그라우팅으로, 터널 내부는 대구경강관다단 3열 중첩으로 보강하였다. 라이닝에 철근을 보강하고 잔여 터널구간에 선진수평보링을 적용하여 사전에 막장 전방상태를 파악하고 필요시 적절한 보강을 하도록 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.3-12
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• 2006

본 연구의 목적은 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여 록볼트의 비파피시험을 기술하고 바파괴시험의 적용성을 조사하는 것이다. 록볼트 자체와 그라우팅제를 포함한 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여, 수치해석 및 실험적 방법을 이용한 두가지 방법이 적용되었다. 수치해석 방법에서는 분석은 DISPERSE 프로그램을 이용하여 록볼트의 분산선도를 해석하였다. 분산선도 곡선은 지중근입되어 있는 록볼트에 대한 그라우팅제의 두께와 강성에 대한 영향을 보여준다. 이로 부터 록볼트의 건전도 시험을 위한 최적의 주파수를 추정할 수 있으며, 그 결과 L(1, 0) 모드에서 20~120kHz가 최적의 주파수로 산정되었다. 실험적 방법에서는 실험실에서 사료를 제작하여 파괴 및 비파괴시험을 실시하였다. 비파괴 실험에서는 타격을 이용한 저주파수 모드와 초음파 트랜스듀서를 이용한 고주파수 모드를 통하여 록볼트의 상태를 조사할 수 있다. 실험실에서 수행된 비파괴실험으로부터, 유도파는 주변의 그라우팅제의 강도가 증가하거나 (또는 증가하고) 결함부 영역이 증가할 때 감쇠가 커짐을 알 수 있었다. 그리고 인발시험으로부터 록볼트의 극한지지력을 추정하였다. 본 연구는 록볼트의 건전도 평가에 비파괴시험이 매우 유용한 방법임을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.25-35
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• 2021

현재 국내에서는 비탈면 및 구조물 안정성 확보를 목적으로 네일, 록볼트 등과 함께 그라운드 앵커 공법을 사용하고 있다. 이 중 장기목적으로 사용되는 영구앵커의 경우 사용기간 중 지지력과 내구성이 확보되어야 하나, 최근 연구 결과에 따르면 장기거동에 따른 잔존 긴장력 감소와 비탈면 변형 등의 현상이 보고되고 있다. 이와 같은 잔존 긴장력 감소 문제는 앞으로 지속적으로 증가될 것으로 전망되며, 이로 인한 유지관리 비용 증가 등의 문제가 불가피할 것으로 보인다. 이에 본 연구에서는 국내·외 문헌연구를 통해 영구앵커의 긴장력에 영향을 미치는 요인들을 파악하였으며, 과거 수행된 하중계 모니터링 자료를 분석한 선행연구들을 조사하였다. 이후, 이를 기초자료로 활용하여 실제 현장에서 수집한 하중계 계측자료를 분석하여 앵커의 긴장력 감소현황을 파악하였고, 그 장기하중감소특성을 분석하였다. 마지막으로 앞의 내용을 종합하여, 설치 직후 100일 부근의 단기 데이터를 통해 영구앵커의 장기하중감소특성을 예측하는 기법을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.223-242
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• 2024

2000년대 초 싱글쉘 터널이 한국에 소개된 이후, 광주우회도로를 시작으로 이 공법에 기반한 터널을 실제 프로젝트에 적용하려는 시도가 여러 번 있었으나 20여 년이 지난 지금까지도 도로나 철도와 같은 교통 터널의 본선에 채택된 적은 없다. 이는 터널 지보재가 영구지보재로서의 성능을 확보하지 못한다는 우려와 이와 관련된 기준이나 시방의 부재에 기인한 바가 크다. 이후 터널 전문가들의 많은 연구와 노력으로 고강도 및 최종 마감재로서의 숏크리트에 대한 기준과 내부식성 록볼트 등 영구지보재로서의 요구 조건이 설계 및 시공기준에 반영되었을 뿐만 아니라 장비, 시공기술, 작업자의 숙련도 등 시공 측면에서도 상당한 개선이 이루어져 왔다. 따라서, 이제는 기존 NATM 공법에 비해 환경 영향, 공기 및 공사비 측면에서 차별성이 있는 싱글쉘 터널공법의 국내 적용을 다시 고려해볼 때라고 생각된다. 다만, 싱글쉘 터널공법에 대한 부족한 설계 및 시공 경험, 불충분한 세부기준, 미흡한 시공상세 등에 대해서는 추가 연구 또는 시험시공 등을 통해서 보완이 필요하다. 본 논문에서는 싱글쉘 터널의 기본 개념부터 적용 및 연구현황, 기술발전 동향, 극복과 제 등에 대하여 고찰하였으며, 이를 통하여 싱글쉘 터널의 국내 적용성에 대하여 다시 한 번 적극적인 논의를 제안하고자 한다.