• 지질공학
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• 제5권2호
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• pp.167-179
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• 1995

서울 지하철 8호선 설계시는 지보형식 설정을 위한 정량적 기준으로 RQD,N치 및 탄성계수의 3가지 요소들만이 사용되었다. 이러한 요소들로 얻어진 지보형식은 지질이나 불연속면의 방향성, 불연속면의 특성을 정량화 하지 못하였기 때문에 지보형식의 결정 및 안정성에 문제가 있었다. 따라서 보다 많은 정량적인 요소들을 포함시키고 경제적인 지보형식을 결정하기 위해 8호선 성남구간을 선택하여 총 1745개소에서 RMR에 의한 암반분류와 374개소에서 Q-system에 의한 암반분류를 실시 하였으며, 이들에 의해 구해진 지보형식과 8호선 설계시의 표준지보형식을 비교검토하였으며, 또한 지질, 지질구조 및 지형에 따른 암반평점과의 관계를 검토하였다. 지보형식을 비교 검토한 결과 PD-4혹은 PS-4로 설계된 표준지보형식은 4-6개의 지보형식으로 세분되어져야 하며 암반평점은 단층 및 절리와 같은 지질구조가 발달된 곳과 계곡부가 대체로 암반평점이 낮고 굴착심도가 깊은 산악지역은 높으며 상록구간은 이들의 중간정도의 양상을 보인다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제58권5호
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• pp.869-886
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• 2016

Non-Deformable Support System (NDSS) is one of the support system analysis methods. It is likely seen as numerical analysis. Obviously, numerical modeling is the key tool for this system but not unique. Although the name of the system makes you feel that there is no deformation on the support system, it is not true. The system contains some deformation but in certain tolerance determined by the numerical analyses. The important question is what is the deformation tolerance? Zero deformation in the excavation environment is not the case, actually. However, deformation occurred after supporting is important. This deformation amount will determine the performance of the applied support. NDSS is a stronghold analysis method applied in full to make this work. While doing this, NDSS uses the properties of rock mass and material, various rock mass failure criteria, various material models, different excavation geometries, like other methods. The thing that differ NDSS method from the others is that NDSS makes analysis using the time dependent deformation properties of rock mass and engineering judgement. During the evaluation process, NDSS gives the permission of questioning the field observations, measurements and timedependent support performance. These transactions are carried out with 3-dimensional numeric modeling analysis. The goal of NDSS is to design a support system which does not allow greater deformation of the support system than that calculated by numerical modeling. In this paper, NDSS applied to the problems of Tunnel 34 of the same Project (excavated with NATM method, has a length of 2218 meters), which is driven in graphite schist, was illustrated. Results of the system analysis and insitu measurements successfully coincide with each other.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권5호
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• pp.429-437
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• 2018

In order to reduce deformation of roadway floor heave in deep underground soft rockmass, four support design patterns were analyzed using the Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC)3D, including the traditional bolting (Design 1), the bolting with the backbreak in floor (Design 2), the full anchorage bolting with the backbreak in floor (Design 3) and the full anchorage bolting with the bolt-grouting backbreak in floor (Design 4). Results show that the design pattern 4, the full anchorage bolting with the bolt-grouting backbreak in floor, was the best one to reduce the deformation and failure of the roadway, the floor deformation was reduced at 88.38% than the design 1, and these parameters, maximum vertical stress, maximum horizontal displacement and maximum horizontal stress, were greater than 1.69%, 5.96% and 9.97%. However, it was perfectly acceptable with the floor heave results. The optimized design pattern 4 provided a meaningful and reliable support for the roadway in deep underground coal mine.

• 터널과지하공간
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• 제14권2호
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• pp.154-166
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• 2004

본 연구에서는 측압이 매우 큰 암반에 대규모 유류저장공동을 병렬로 굴착할 경우, 공동 및 지보재의 역학적 안정성을 평가하였다. 수치해석적인 방법을 동원하여 공동 주변 암반의 거동을 분식하고, 주된 지보재인 rockbolt와 숏크리트의 역할을 분석하였으며, 각 지보재의 안정성을 평가하였다. 적정한 지보시스템 구축을 위하여 지보재 모델링 기법, 공동 단면 형상, 지보재의 규격 등이 공동의 안정성에 미치는 영향을 파악하였다. 해석결과 지보재의 타설시기와 다단계 굴착에 따른 공동 형상의 변화가 지보재에 발생하는 응력에 큰 영향이었음을 알 수 었었으며, 강섬유보강 숏크리트의 변형 및 파괴 특성을 고려한 해석기법 개발의 필요성을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.1-12
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• 2022

Based on the extended spatial mobilization plane (SMP) criterion, we present an elastic-brittle-plastic solution for an axisymmetric cylindrical tunnel. The influences of the intermediate principal compressive stress and material strain-softening behavior are considered. Closed-form formulas for the critical support force, radius of plastic zone, and distributions of stress and displacement in surrounding rock are proposed. The elastic-plastic solution based on SMP is compared with the Kastner solution to verify the credibility of the obtained elastic-plastic solution. The elastic-brittle-plastic solution following the SMP criterion and the current solution based on the Mohr-Coulomb criterion are also compared. The rock strain-softening rate and the intermediate principal stress affect the stability of the surrounding rock. The results provide guidance for optimizing the design of support systems for tunnels.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.407-419
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• 2006

현장타설말뚝이 주면저항력에 의해서만 지지되는 상황은 천공홀 바닥을 청소할 수 없어서 선단부 지지력의 반현 여부를 확신할 수 없을 때이다. 반대로, 신선한 기반암이 낮은 강도의 상부 재료 하부에 있는 경우는 암반에서의 선단지지력만으로 상부 하중을 지탱할 수 있으며, 상부 재료에서는 지지력 발현을 기대하지 않아도 된다. 그러나 신선암에서 일정 깊이 천공을 실시한 경우, 현장타설말뚝은 주면저항력과 선단지지력 모두를 기대할 수 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동에 관한 이론적 연구와 현장 시험을 통하여 작용 하중의 대부분이 통상 주면저항력에 의해서 지지되게 된다는 사실이 알려져 있다. 암-콘크리트 접촉면에서의 수직응력은 두 가지 기구에 의해 증가하게 된다. 먼저, 말뚝 상부에 작용하는 압축하중에 의해서 콘크리트는 탄성 다이레이션이 발생하고 두 번째로 거친 천공홀 표면에서 전단 변위를 통해서 접촉면의 역학적 다이레이션이 발생되게 된다. 수직 변위에 대한 근입부 주변 물질의 강성도가 일정하면, 작용하중이 증가함에 따라서 수직응력은 증가하게 되며 따라서, 전단강도의 증가 현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면부 거동특성을 조사하였다. 또한, 두부의 하중-침하량(선단부 침하량+말뚝의 탄성변형량) 관계가 비선형성을 띠는 원인 및 파괴기구를 충분히 조사함으로써 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력에 영향을 미치는 요소들을 모두 고려하여 국내 풍화암 및 연암에 근입되는 현장타설말뚝의 설계차트를 제시하고 이를 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권2호
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• pp.145-155
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• 2022

Safety is a most important parameters in underground railway transportation; Also stability of underground tunnel is very important in tunneling engineering. Design of a reliable support system requires an evaluation of both ground demand and support capacity. Iran's traditional railway tunnels are mainly supported with masonry structures or unsupported in high quality rock masses. A decrease in rock mass quality due to changes in groundwater regime creep and fatigue in rock and similar phenomena causes tunnel safety to decrease during time. The case study is an old tunnel in Iran, called "Keshvar"; it is more than 50 years old railway organization. In operating this Tunnel, until the several problems came up based on stability and leaking water. The goal of study is evaluation of the various reinforcement systems for supporting of the tunnel. The optimal selection of the reinforcement system is examined using TOPSIS Fuzzy method in light of the looming and available uncertainties. Several factors such as; the tunnel span, maintenance, drainage, sealing, ventilation, cost and safety were based to choose the method and system of designing. Therefore, by identifying these parameters, an optimal reinforcement system was selected and introduced. Based on optimization system for analysis, it is revealed that the systematic rock bolts and shotcrete protection had a most appropriate result for these kind of tunnel in Iran.

• 지질공학
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• 제6권1호
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• pp.23-31
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• 1996

NATM공법에 의한 지하 암반공동에서 숏크리트내의 불평형력이 지보 시스템에 전달되는 하중 전달 메커니즘을 고려하여 지보시스템내의 응력 재분배 과정을 모델링하였으며,그에 따른 지보시스템의 해석모델을 제안 하고 숏크리트의 탄성거동에 관하여 고찰하였다.응력 재분배 모델을 이용하여 설계변수가 변화함에 따라 지보시스템에 미치는 영향을 분석한 결과 숏크리트의 최대 압축응력은 현저히 감소되었다. 암반의 수평지압계수 및 탄성계수가 구조응답에 큰 영향을 미치나 지보시스템 자체의 특성 변화가 응답에 미치는 영향은 매우 적었다. 구조재의 안전율을 평가할 수 있는 상관식을 제시하였다. 본 연구결과를 이용하여 지하구조물의 안전성을 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.617-628
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• 2022

터널 건설 시 암반 등급에 따라 다양한 지보재를 적절히 병용하여 지보패턴을 결정하고 시공이 이루어진다. 이 과정에서 시공 경험이 풍부한 전문가의 기술적 판단이 필요한데, 터널 설계의 초기 단계인 타당성 조사 및 기본설계 단계에는 상대적으로 짧은 수행기간과 부족한 자료 및 예산으로 인해 설계에 많은 어려움이 존재한다. 터널 건설의 급증과 함께 축적된 설계 데이터와 머신러닝을 활용한다면, 지보패턴 설계를 보다 신속하고 신뢰도 있게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 암반등급 판정 및 해당 암반등급에 적합한 지보패턴 설계를 자동화하고자 국내 48개 도로터널의 설계자료 및 지반조사 자료를 수집하였으며, 8개의 입력항목(암종, 전기비저항, 심도, 터널연장, 터널연장에 따른 방재등급, 위험도지수에 따른 방재등급, 터널 종류, 터널 단면적)과 11개의 출력항목(암반등급, 숏크리트 제원 2개 항목, 록볼트 제원 3개 항목, 강지보 제원 3개 항목, 콘크리트 라이닝 2개 항목)에 대한 데이터를 정리하였다. 이와 같이 정리된 데이터를 활용하여 2가지 머신러닝 알고리즘(SVM, ANN)을 활용하여 3가지 머신러닝 모델(S1, A1, A2)을 개발하였으며, 세 가지 모델의 성능을 비교해본 결과 출력값의 데이터 형식에 따라 서로 다른 손실함수를 적용한 ANN 기반의 A2 모델이 가장 뛰어난 성능을 보였다. 본 연구를 통해 머신러닝을 활용한 지보패턴 설계의 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 지속적으로 실제 설계에 사용함으로써 단점을 보완하고 적용성을 개선해 나간다면 설계에 보다 큰 도움을 줄 수 있는 지보패턴 설계 모델을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.1-15
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• 2004

숏크리트와 록볼트를 영구 지보재로 사용하는 싱글쉘 터널공법을 도입하고 터널의 장기 내구성을 향상시키기 위해서는 고성능 숏크리트의 개발이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 숏크리트의 고성능화를 위한 최신 숏크리트 혼화재료를 소개하였고, 국외에서 적용되고 있는 숏크리트의 제반 설계기준과 품질관리 시험방법들을 정리하였다. 특히 현장에서 숏크리트의 압축강도를 쉽고 빠르게 추정할 수 있는 공기압식 pin 관입시험의 적용사례를 소개하였다. 또한 숏크리트 라이닝과 지반의 상호작용을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 숏크리트 라이닝의 시간 의존적인 경화특성을 고려한 이론적 해석과 숏크리트 라이닝의 설계변수들에 대한 민감도 분석 결과를 고찰하였다. 마지막으로 고성능 숏크리트 라이닝을 영구지보재로 사용하는 대표적인 싱글쉘 터널공법들에 대한 사례들을 제시하였다.