• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.99-107
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• 2007

지보재의 파괴가 고려된 터널의 안전율을 산정하는 방법으로 숏크리트 내에 발생하는 응력이 허용응력을 초과하면 숏크리트가 파괴된다고 가정하고 전단강도 감소기법을 이용하여 지반과 숏크리트의 파괴를 고려한 안전율을 구하는 방법이 유광호 등(2000)에 의해 제시되 바 있고, 유광호 등(2005)과 한동식 등(2006)에 의해 꾸준히 수정 보완되었다. 본 논문에서는 터널의 안전율을 산정함에 있어 시공단계를 고려할 수 있도록 기존 routine을 수정 보완하였다. 또한, 전단강도 감소기법을 사용하여 연속체요소와 보요소로 숏크리트를 모델링하고, 허용응력설계법에 근거하여 파괴를 판단함으로서 터널의 안전율을 정량적으로 산정하는 기존 연구와의 비교를 통해 적정 숏크리트의 모델링 방법을 제시하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.91-104
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• 2008

터널의 경우 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 안전율 개념이 제안된 바 있다. 이는 역학적 해석의 범주에 한정된 것으로 수리 역학적(hyro-mechanical) 연계해석의 범주에서는 해석 모델링의 복잡성으로 인해 안전율 개념이 적용된 연구는 극히 드문 실정이다. 최근 들어 수리-역학적 연계해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 해저 터널의 안전율을 정확히 산정하기 위해 수리-역학적 연계해석 시 유도배수 모델링 방법을 비교 분석하였다. 수치해석 시 터널 내부로 유도배수하는 방법으로는 숏크리트 수리특성을 조절하는 유도배수 방법과 집수정을 이용한 유도배수 방법이 고려되었다. 두 방법의 비교를 위해 암반등급, 숏크리트 두께, 암반 수리특성에 대하여 민감도 분석을 수행하였고, 연구 결과 해저터널의 수리-역학적 연계해석 시 집수정을 이용한 유도배수 방법을 사용하는 것이 터널의 안정성을 검토하는 데에 보다 신뢰성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.213-224
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• 2005

The safety factor of a tunnel considering the failure of supports is important because the failure of supports might cause the collapse of the tunnel. In the previous studies, shotcrete was modelled as beam elements and the failure of the shotcrete was checked according to the allowable working stress concept. In this study, shotcrete was modelled by both beam elements and continuum (elasto-plastic) elements. Safety factors of tunnels were estimated by two dimensional numerical analysis with varying rock mass class, coefficient of lateral pressure, thickness of shotcrete, rock bolt reinforcement and excavation method. Also the study suggested not only a proper amount of supports but also modelling method.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.299-307
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• 2007

본 논문에서는 터널 숏크리트 라이닝의 장기 화학적 열화에 의한 물리적 손상을 수치적으로 모델링하기 위한 새로운 개념의 해석기법이 제안되었다. 이러한 물리적 손상은 내부균열 발생, 재료 강성과 강도의 저하에 의해 주로 유발되며, 이들은 장기 화학적 열화반응에 의한 체적팽창 및 시멘트질의 침식에 의해 발생된다. 결과적으로, 이러한 숏크리트 라이닝의 손상 메카니즘은 터널내에서 발생할 수 있는 다양한 종류의 열화반응들에서 유사하게 나타난다. 따라서, 본 연구에서는 일련의 화학적 열화 반응에 기인한 물리적 손상 메카니즘을 일반화 하였으며, 열역학에 기반한 수치모델을 수학적으로 유도 하였다. 유도된 수치모델은 3차원 유한요소 프로그램으로 코드화되었으며, 외력과 장기 화학적 열화를 겪고 있는 터널 구조물의 시간의존성 거동 시뮬레이션에 적용된다. 개발된 코드는 몇 개의 예제 수행을 통해 터널설계상에서의 적용성을 검토하였으며, 동일한 열화조건하에서도 주변 지반응력상태에 따라 물리적 손상 속도와 정도가 크게 달라짐을 보였다.

• 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.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.411-427
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• 2007

타당성 있는 터널의 설계 및 경제적 시공을 위해서는 터널해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 암반과 지보재의 상호 작용을 포함하여 시공 전반에 걸친 깊은 이해가 필요하다. 본 논문에서는 파괴 이후에도 지보력을 상실하지 않는 강섬유보강 숏크리트의 거동을 적절히 모델링하는 기법을 소개하였다. 강지보재의 지보 효과를 알아보기 위해 3차원 해석을 수행하였으며, 이를 통하여 새로운 하중분담율이 산정되었다. 소성모멘트한계만을 사용한 경우(PML 모델) 숏크리트에 비정상적으로 발생하던 높은 인장응력을 없앨 수 있었고, 파괴 후의 연성 거동을 모사할 수 있었으나 축력의 영향이 고려되지 못하여 실제 거동과의 괴리를 메우기에는 다소 미흡하였다. 따라서 축력과 모멘트 한계를 동시에 고려할 수 있는 방법이 필요하였는데, FLAC의 내장 모델인 liner 모델을 통하여 이러한 거동이 모사될 수 있었다. Liner 모델에서는 강섬유 보강 숏크리트의 일축압축 강도와 더불어 최대 및 잔류 인장강도도 지정이 가능하다. 이 두 가지 모델을 이용하여 4등급 및 5등급 암반에 굴착되는 2차로 터널에 대하여 해석을 수행하였다. 또한 종래에 사용되던 탄성 beam 모델을 이용한 해석도 병행하여 그 결과를 비교하였다. 탄성 beam 모델을 제외한 두 가지 모델은 탄성 beam 모델에서는 반영될 수 없었던 휨인성을 고려할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.17.1-24
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• 1995

In tennelling lattice girders have basically the same function as steel arch supports. They serve as elements of temporary lining and in some cases also as part of the permanent lining. Also lattice girders are closely connected with that of the shotcreting lining technique. This paper presents the results of modelling test for analysing shorcrete rebound, shotcreting time and finding void spaces using the aretificial tunnel wall which consist of wood to evaluate the site applicability of lattice girders for tunnel support. Test results indicate that in case of using lattice girders as a tunnel support material, shotcrete rebound, shotcreting time and occurrence of void spaces are relatively reduced comparing to H-beam steel rib. And we can get some informations ths lattice girder has various advantages when we use it as one of tunnel support materials.

• 터널과지하공간
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• 제18권1호
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• pp.58-68
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• 2008

임하댐 비상여수로 터널 공사가 단층파쇄대가 포함된 화강암지역에 굴착되고 있는데 본 터널이 3련 터널임을 감안하여 터널이격거리, 터널막장간 이격거리를 검토하였으며 단층파쇄대가 여수로 터널의 안정성에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 여러 가지 지구물리학적 조사와 암반공학적 현장 실험을 실시하였다. 터널 막장간 이격거리는 최소 25 m 이상을 유지하면서 2터널의 선행 굴착이 적합하리라 판단되며 단층대의 영향을 받는 터널 만곡부의 3차원 수치해석결과 2터널의 천단변위 및 내공변위는 미미하며 숏크리트 최대 휨압 축응력, 숏크리트 최대전단응력, 록볼트 최대축력 등을 살펴보면 만곡부 굴착에 따른 응력집중은 미미하여 여수로 터널의 안정성에는 문제가 없는 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제9권2호
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• pp.141-148
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• 1999

암반 내에 존재하는 절리의 분포 양상을 현실적으로 반영할 수 있는 개별요소해석에서, 절리의 거동을 모사하는 구성방정식의 적절한 선택이 해석결과에 미치는 영향은 매우 크다. 본 연구에서는 절리 암반 사면의 안정성 분석을 통하여 Barton-Bandits (BB)의 구성방정식과 Mohr-Coulom (MC)의 구성방정식을 비교해 보았다. 절리의 전단변위 발생에 따른 수직팽창을 허용하는 BB 모델에서는 현장의 사면 양상과 매우 유사한 결과를 도출하였으며, 그 결과 10cm 두께의 숏크리트 타설이 보강 방안으로 제안되었다. 반면, 수직팽창이 일정한 값으로 주어지는 MC모델에서는 외부 하중 조건에 대하여 둔감한 반응을 보이는 등 현장 상황을 충분히 예측하지 못하는 결과가 도출되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.189-198
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• 2003

터널의 대단면화에 따라 각 암반 지보의 역할과 그 보강효과를 확인하고 보다 합리적인 지보구조로의 변화가 요구되고 있다. 특히, 굴착직후 숏크리트에 의한 지보효과가 효과적이지 못한 터널에서는 지보 매커니즘에 대한 추가적인 검토가 필요하다. 강도가 발생하지 않는 터널이 가장 불안한 상태에 있을 때의 지보구조는 충분한 검토가 필요하다. 본 논문에서는 약재령 (若材令)시 록볼트에 의한 보강효과를 볼트 그라우트재의 경화를 고려하여 모의암반에 의한 실험 및 수치해석을 실시하여 시간의존에 따른 그라우트재의 압축강도와 재령, 부착강도와 재령, 부착강성과 재령과의 관계를 명확하게 하는 것으로 굴착직후의 록볼트의 암반보강 효과를 검토하고, 약재령시 록볼트의 모델화 및 물리정수를 산정하였다. 또 그라우트재의 효과를 가지지 않고도 해결되는 수압팽창형 프리쿠션볼트에 의한 굴착직후의 암반보강효과에 대해서도 검토하였다.