• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.177-184
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• 1999

In soft ground tunneling, shield method is very good for safety of neighboring structures. Although shield tunnel method has the merits to minimize the deformation of ground around tunnel, ground deformations occurred until the material grouted in tail void hardens are inevitable. In this study, the effects of micropile used as one method to restrain the settlement of neighboring structures by the tail void are studied by laboratory model tests. As a basic test result, the effective direction of micropile and the restraint rate of settlement by micropile reinforcement are known.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.291-300
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• 2022

Tunnel boring machines combined with the earth pressure balanced shield method (EPB shield TBMs) have been adopted in urban areas as they allow excavation of tunnels with limited ground deformation through continuous and repetitive excavation and support. Nevertheless, the expansion of TBM construction requires much more minor and exquisitely controlled surface settlement to prevent economic loss. Several parametric studies controlling the tunnel's geometry, ground properties, and TBM operational factors assuming ordinary conditions for EPB shield TBM excavation have been conducted, but the impact of excessive excavation on the induced settlement has not been adequately studied. This study conducted a numerical evaluation of surface settlement induced by the ground loss from face imbalance, excessive excavation, and tail void grouting. The numerical model was constructed using FLAC3D and validated by comparing its result with the field data from literature. Then, parametric studies were conducted by controlling the ground stiffness, face pressure, tail void grouting pressure, and additional volume of muck discharge. As a result, the contribution of these operational factors to the surface settlement appeared differently depending on the ground stiffness. Except for the ground stiffness as the dominant factor, the order of variation of surface settlement was investigated, and the volume of additional muck discharge was found to be the largest, followed by the face pressure and tail void grouting pressure. The results from this study are expected to contribute to the development of settlement prediction models and understanding the surface settlement behavior induced by TBM excavation.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.89-94
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• 1996

The use of shield is increasing day by day, because it's method is advantageous tunneling method to soft and collapsible ground. In case of analyzing shield tunnel by FEM, short term behavior of ground by initial heaving and tail void closure and long terms of it because of consolidation by changes of pore pressures in clay must be considered. In this paper, the shield tunneling construction stages was analyzed from 2 dimensional elasto - viscoplastic finite element program used Mohr - Coulomb yield criterion but not considered the changes of pore pressures. The object of investigation was N - 2 Tunnel. Since the good results of analysis compared to the measured behavior of ground for heaving, tail void closure and liner installation, this results can be applied to design and construction of shield tunneling for the subways, sewage lines etc.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.201-210
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• 1995

In Resent years, urban tunnels have been more deeply constructed due to the congestion of buried steuctures. In such conditions, the shield method has become one of the popular urban tunnelling method by reason of several characteristics ; safety of construction, mimium environmental damage, and workbility. In tunnelling, the space which is tail-void are created between the ground and the other face of the primary lining. in other to reduce the ground seformation, it is important backfilling in tail-void. In this paper, the result of an experimental investigation undertaken to evaluate the physical and mechanical propeties of grouts composed of various mixtures of backfill materials. And the backfill injection model test was carried out considering the effects of tail-void.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.199-207
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• 1996

최근 10여년간 터널 막장면에서 연속적인 지지가 가능해진 연약 점토지반에서의 실드터널 시공법이 개발되었다. 이러한 실드공법은 굴착시 융기단계가 조절될 수 있으므로 테일보이드 내부로 토사의 이동을 감소시키는데 많은 도움을 줄 수 있다. 본 논문에서는 이러한 밀폐형 실드의 일종인 슬러리 실드와 토압식 실드의 계측치를 이용하여 실드터널 해석을 위해 개발된 2차원 탄소성 프로그램 EPSHILD에 적용시켜 검증하였다. 보다 정확한 해석수행을 위해 시공단계에 상응하는 굴착단계를 결정하였고 융기하중과 하중분담률을 고려하였다. 본 연구는 실드 시공과정에서 발생하는 즉시침하에 근거를 둔 것이며 장기침하에 대해서는 고려하지 않았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.375-392
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• 2018

쉴드 TBM 공법은 터널의 변형을 최소화할 수 있는 공법으로 도심지 얕은 터널 공사에 적합한 공법이다. 하지만 이러한 쉴드 TBM 공법의 장점에도 불구하고 침하가 발생하며, 토피가 낮은 지반에서 쉴드 TBM 굴진 중 침하에 대한 대책은 여전히 주요 쟁점사항 중 하나로 남아있다. 쉴드 TBM 공법에서 테일 보이드는 불가피하게 발생하는 공간으로 테일 보이드의 변형은 침하의 주요 원인이 된다. 이러한 테일 보이드의 변형은 뒤채움 그라우팅을 통해 제어되며, 이를 통해 침하를 억제하거나 회복시킬 수 있다고 여겨지고 있다. 하지만 실제 뒤채움 그라우팅을 통한 침하 회복은 기대하기 어려우며 특히 사질토에서 두드러진다. 이는 뒤채움 그라우팅과 사질토 지반 사이의 상호작용에 기인한 것으로 유추할 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수치해석을 통해 사질토 지반에서 뒤채움 그라우팅이 지반거동에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 해석결과, 뒤채움 그라우팅은 침하증가율을 감소시켜 쉴드 TBM 굴진으로 인하 침하를 감소시키나, 그라우팅 이전에 발생한 침하를 회복시키지는 못하는 것으로 나타났다. 이는 뒤채움 그라우팅으로 인해 감소된 체적손실의 지표침하 감소 효과를 지반 내 체적변형이 상쇄하기 때문인 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.265-281
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• 2017

얕은 터널의 시공에 있어 지표 침하는 주요 관리 사항으로 쉴드 TBM 기술을 적용함으로써 굴착 중 지반 변형의 제어를 통하여 침하를 경감시키는 것이 가능하며, 특히 뒤채움 주입은 침하 경감의 목적으로 쉴드 공법에서는 일반적으로 적용되는 기술이다. 투수성이 낮은 지반에서의 TBM 시공에 의한 지표 침하는 터널 시공 중에 발생할 뿐만 아니라, 터널 관통 후에도 장기간에 걸쳐 발생한다. 장기 침하는 주로 터널 주변의 압밀에 의해 발생되고, 이 압밀 과정은 터널 주변에 과잉간극수압을 유발하는 뒤채움 주입에 의해 영향을 받게 되며 결과적으로 쉴드 TBM 터널에서는 뒤채움 주입이 장기 침하에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 쉴드 TBM 공법 중 뒤채움 주입이 지표 침하에 미치는 영향을 파악하기 위해 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하였다. 해석 결과 뒤채움 주입압의 증가는 단기 침하를 경감시키지만, 다수의 경우에서 장기 침하의 감소에 기여를 하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 장기 침하를 최소한으로 제한할 수 있는 한계 주입압의 존재를 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.75-85
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• 2010

본 연구는 새로 개발된 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 무기계 가소성 그라우트의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 체적변화성 및 투수계수를 측정하였으며, 환경영향성 평가를 실시하였다. 또한, 무기계 가소성 그라우트의 현장 시험 시공에 앞서, 쉴드 TBM 모형주입장치 및 후방주입 공동충전 시험체를 이용하여 실내실험을 실시하였으며, 실제 서울 전력구 쉴드 TBM 시공현장에 시험시공을 수행하였다. 기중에서 14일 양생시킨 공시체를 이용해서 무기계 가소성 그라우트의 체적 변화성을 평가한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 체적변화는 거의 발생하지 않았다. 그리고 투수계수를 측정하여 비교한 결과 무기계 가소성 그라우트의 우수한 차수효과를 확인 할 수 있었다. 어독성 시험과 용탈시험을 통한 환경영향성 평가를 수행한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 경우 평균 pH가 8.0으로 측정되었으며, 96시간 경과 후 10%의 폐사율을 보였다. 용탈액에 대한 원자흡광분광 시험 결과 용탈에 의한 유해 중금속 성분은 수질관리 기준치 이하로 검출되었다. 가소성 그라우트의 현장 적용성 실험을 위하여 실내 모형실험을 수행한 결과 충전성은 확보되었으며, 실제 시공현장에 적용한 결과 우수한 주입성을 보였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.725-733
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• 2008

A thixotropic grout has been developed for the use of filling a tail void in the shield TBM and as well as various ground voids. The grout developed in this study is a mixture of inorganic substance, cement and some functional additives. Its engineering characteristics was investigated by measuring a viscosity and unconfined compressive strengths. The optimum mix proportion for an effective thixotropic grout was proposed through several repeated laboratory tests. The various physical properties such as thixotropy, unconfined compressive strengths, and durability of the thixotropic grout and the gels produced from the grout were compared with those of the well-known waterglass-type grout such as L.W.. The thixotropic grout developed in the study exhibited an excellent performance for back-filling of tail voids in the shield TBM based on experimental results compared to the existing waterglass grout.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.513-525
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• 2018

쉴드TBM 터널을 대상으로 하는 3차원 수치해석은 gap, tail void, 세그먼트설치, 뒤채움재 주입 등과 같은 쉴드TBM 굴착의 여러 특성들을 고려하여 시공과정을 반영할 수 있는 해석이 수행되어야 한다. 그러나 기계 굴착의 특성을 고려하는 해석적 기법은 여러가지 기법들이 혼용되어 적용되는 것이 일반적으로 해석결과의 일관성과 신뢰도에 의문이 제기된다. 본 논문에서는 쉴드TBM 터널의 3차원 수치해석에 사용될 수 있는 여러 기법들을 대상으로 현장에서 실제 계측된 지표침하 데이터를 활용한 매개변수연구를 수행하였다. 그 결과 설계단계에서 지표침하와 막장압 등 터널주변지반의 거동을 유사하게 예측하고 평가하는데 활용할 수 있는 해석기법으로서 분석하고 정리하였다. skin plate 주면압, 뒤채움압과 soil model이 지표침하에 가장 큰 영향요소로 파악되었고, 응력제어기법은 해저터널과같이 굴착지반의 volume loss 정보를 얻을 수 없거나 지표침하나 막장압 등 터널 주변거동파악이 중요한 경우에 적용 가능한 것으로 판단되며, 설계자는 현장여건과 쉴드TBM의 특성이 반영된 합리적인 3차원 수치해석을 수행하는데 본 가이드라인을 기본자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.