• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.132-145
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• 2009

암반내 존재하는 단층은 암반의 거동에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 암반사면, 터널과 같은 암반구조물의 설계 및 시공에 있어서 단층특성에 대한 조사는 무엇보다 중요하다 할 수 있다. 그러나 설계단계에서 이러한 특성을 파악하기에 한계가 있기 때문에 시공중 막장관찰과 추가지반조사를 통하여 터널주변에 존재하는 단층의 분포 및 공학적 특성에 대하여 조사하여야 한다. 본 연구에서는 운모편암지역에서의 대단면 터널 공사중 설계시 파악되지 않은 대규모 스러스트 단층대가 확인됨에 따라, 단층대의 특성을 규명하기 위하여 다양한 지질조사 및 현장시험을 실시하였다. 이러한 지반조사결과를 바탕으로 단층의 성인, 구조지질적 분포특성 및 단층암의 공학적 특성을 파악하였으며, 단층대 통과구간에서 안전하게 터널을 굴착할 수 있도록 합리적인 지보 및 보강대책을 수립하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1995년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.1-26
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• 1995

Key aspects of the Norwegian Method of Tunnelling (NMT) are reviewed. These include a predictive method of support design using the six-parameter Q-system of rock mass characterisation. The rock mass rating or Q-value is updated during tunnel driving. The designed tunnel support generally consists of wet process, steel fibre reinforced shotcrete combined with fully grouted, untensioned rock bolts, Even in poor rock conditions S(fr) + B usually acts as the final rock reinforcement and tunnel lining. Since it is a drained lining, it is very economic compared to cast concrete with membranes. Light, free-standing steel liners are used to prevent water affecting the runnel environment. Rock mass conditions, and hence lining design and cost estimation can be assessed by careful use of seismic surveys. Relationships between the P-wave velocity, the rock mass deformation modulus and the Q-value have recently been established, where tunnel depth, rock porosity and the uniaxial compression strength of the rock are important variables. The rock mass modulus estimate, and simple index testing of the joints, provide the key input which joints are discretely represented (either in two dimensions with the UDEC code or in three dimensions with the 3DEC code) is generally favoured compared to continuum analysis. The latter may give a misleading impression of uniformity and deformations tend to be understimated. Q-system NMT designs of S(fr) + B (fibre reinforced shotcrete and bolting) are numerically checked and adjustments made to bolt capacities and shotcrete thickness if overloading is evident around the modelled profile.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권4호
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• pp.323-335
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• 2021

This paper aims to estimate the range of the excavation damaged zone (EDZ) formation caused by the tunnel boring machine (TBM) advancement through dynamic three-dimensional large deformation finite element analysis. Large deformation analysis based on Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) analysis is used to accurately simulate the behavior during TBM excavation. The analysis model is verified based on numerous test results reported in the literature. The range of the formed EDZ will be suggested as a boundary under various conditions - different tunnel diameter, tunnel depth, and rock type. Moreover, evaluation of the integrity of the tunnel structure during excavation has been carried out. Based on the numerical results, the apparent boundary of the EDZ is shown to within the range of 0.7D (D: tunnel diameter) around the excavation surface. Through series of numerical computation, it is clear that for the rock of with higher rock mass rating (RMR) grade (close to 1st grade), the EDZ around the tunnel tends to increase. The size of the EDZ is found to be direct proportional to the tunnel diameter, whereas the depth of the tunnel is inversely proportional to the magnitude of the EDZ. However, the relationship between the formation of the EDZ and the stability of the tunnel was not found to be consistent. In case where the TBM excavation is carried out in hard rock or rock under high confinement (excavation under greater depth), large range of the EDZ may be formed, but less strain occurs along the excavation surface during excavation and is found to be more stable.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.167-178
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• 2003

발파설계가 터널 굴착 시 암반손상 및 여굴에 미치는 영향을 분석하고 암반손상 및 여굴이 터널 안정성에 미치는 영향을 분석함으로서 발파설계가 터널 지보설계에 미치는 영향을 연구하였다. 도로터널의 일반적인 발파패턴에 대해 동적발파 수치해석을 시행하고 연속체 손상역학(continuum damage mechanics)의 손상변수(damage variable)를 이용하여 여굴과 암반손상 정도를 분석함으로서 터널 굴착면 주위의 암반손상 정도와 영역을 구분하였다. 또한 발파하중 같은 동적하중이 암반내를 전파할 때 변화하는 암반의 동적파괴기준에 대한 연구를 수행하였다. 발파 암반손상 영향을 터널 안정성 해석에 반영하기 위하여 손상된 암반강성과 파괴기준을 적용하였다. 손상된 암반강성은 손상역학의 강도감소 모델을 이용하여 감소시켰다. 손상된 암반의 파괴기준은 암반강성과 지질강도지수의 관계식에서 도출한 손상된 지질강도지수(GSI$GSI_d$)를 적용함으로서 산출한 수정 Hoek-Brown 파괴기준을 적용하였다. 암반손상을 고려하여 터널안정성을 해석한 결과, 암반손상을 고려하지 않는 경우와 비교하여 소성영역 범위가 확대되고 변위량이 증가하였다. 이는 발파암반손상을 고려하지 않고 터널설계를 하는 경우 단기적 혹은 장기적으로 터널안정성이 위협받을 수 있음을 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.245-259
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• 2003

Refering to the articles "Squeezing rocks in tunnels(Barla, 1995)" and "Tunnelling under squeezing rock conditions(Barla 2002)" this article deals with technologies for design, stability analysis and construction of the tunnel being driven in the squeezing rock mass. The definition of this type of behavior was proposed by ISRM(1994). The identification and quantification of squeezing is given according to both the empirical and semi-empirical methods available to anticipate the potential of squeezing problems in tunnelling. Based on the experiences and lessons learned in recent years, the state of the art in modem construction methods was reported, when dealing with squeezing rock masses by either conventional or mechanical excavation methods. The closed-form solutions available for the analysis of the rock mass response during tunnel excavation are described in terms of the ground characteristic line and with reference to some elasto-plastic models for the given rock mass. Finally numerical methods were used for the simulation of different models and for design analysis of complex excavation and support systems, including three-dimensional conditions in order to quantify the influence of the advancing tunnel face to the deformation behavior of the tunnel.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.167-175
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• 2008

터널공사비에 대한 국내외의 사례 조사 결과 싱글쉘 터널은 기존의 콘크리트 라이닝을 설치하는 이중쉘 터널에 비하여 공사비가 저렴하였다. 그러나 암반 상태가 불량해 질수록 싱글쉘 터널의 경제성은 급격히 저하되었다. 따라서 싱글쉘 공법은 암반상태가 양호한 지반에 적용해야 한다. 국내의 경우 일반적으로 여러 암반 등급이 다양하게 나타나므로 양호한 암반과 불량한 암반의 비율을 고려하여 싱글쉘 공법의 적용 여부를 판단해야 한다. 싱글쉘에 이용되는 숏크리트 및 록볼트는 영구지보재로서 고품질이어야 하므로 지보재료의 저렴한 공급여부에 따라서 싱글쉘 공법의 적용 대상 암반이 확대될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.337-346
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• 2013

풍화암반에 저심도 터널을 굴착하였을 때 발생하는 지표침하의 특성을 분석하였다. 터널은 아파트 등 건물하부를 지나고 터널까지의 최저심도는 약 11 m, 터널 폭도 약 11 m이다. 건물에 인접한 터널 180 m 구간에 지표침하핀을 23개 설치하고 약 2년의 공사기간 동안 지표침하를 계측하였다. 이와 같이 계측한 지표침하량을 최적화하여 3차원 지표침하면을 모사하였고 지표침하폭 매개변수(K)와 터널단위길이당 횡단면침하체적(Vs)의 변화를 분석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.495-505
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• 2006

정수압 상태의 등방 무한 매질에 원형 터널이 굴착될 때 터널 주변부에서 발생되는 응력 및 변위 분포를 해석하는 것은 암반공학의 가장 기본적인 문제들 중의 하나이다. 암반을 탄성, 완전소성, 취성-소성 거동체로 가정한 경우 응력 및 변위 분포에 대한 정해가 알려져 있다. 그러나 변형률연화를 가정한 경우는 정해가 존재하지 않으며 여러 가지 가정에 기초한 수치해석적 근사해들이 보고되고 있을 뿐이다. 이 연구에서는 Mohr-Coulomb 암반을 대상으로 이러한 원형 터널의 변형률연화 거동을 간단하게 해석할 수 있는 수치해석 방법을 소개하였다. 이 방법은 변형률연화 거동 뿐만아니라 취성-소성 및 완전소성 거동의 해석에도 적용이 가능하다 정해가 알려진 취성-소성 거동의 검증을 통하여 제안된 모델의 정확성을 입증하였다. 변형률연화 거동해석 예로서 연화지수에 대한 매개변수 해석을 실시하였고 지반반응곡선을 작성하였다. 탄소성 해석시 터널 주변의 변위 분포 특성은 소성영역의 체적팽창성에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권5호
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• pp.539-545
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• 2018

Longitudinal Displacement Profile (LDP) is an appropriate tool for determination of the displacement magnitude of the tunnel walls as a function of the distance to the tunnel face. Some useful formulations for calculation of LDP have been developed based on the monitoring data on site or by 3D numerical simulations. However, the presented equations are only based on the tunnel dimensions and for different quality of rock masses proposed a unique LDP. In the present study, it is tried to present a new formulation, for calculation of LDP, on the basis of Rock mass quality. For this purpose, a comprehensive numerical simulation program was developed to investigate the effect of rock mass quality on the LDP. Results of the numerical modelling were analyzed and the least square technique was used for fitting an appropriate curve on the derived data from the numerical simulations. The proposed formulation in the present study, is a logistic function and the constants of the logistic function were predicted by rock mass quality index (GSI). Results of this study revealed that, the LDP curves of the tunnel surrounded by rock masses with high quality (GSI>60) match together; because the rock mass deformation varies over an elastic range.

• 터널과지하공간
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• 제3권2호
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• pp.132-141
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• 1993

Laboratory and field tests were performed to find out the effectiveness of ground improvement by grouting for an urban subway tunnel that was excavated in weak rock by the NATM. Field measurements were carried out to monitor the behavior of rock mass around the tunnel and to ensure the validity of the current design of the distance form the measuring points to the tunnel face. The final converged displacement and the peroid were predicted using the gamma function. It was found that the ground improvement in terms of reduced permeability and increased stength in the self-supportability of the excavation face enabled the NATM applied in poor gorund. As the result of applying the gamma function to the predicting of displacement, the final displacement including the preceding one and the converged period could be approximately predicted at the early excavation stage.