• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.64-71
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• 2009

The stresses acting on shotcrete lining of tunnel have been measured virtually by monitoring instruments installed during construction. However, the malfunction of instrument and the lack of consistency of signal have always been controversial, but re-installation of instrument after construction of tunnel lining is practically impossible. Therefore, authors have carried out the study to develop a new technique for estimating the stress acting on shotcrete lining during and after construction. In the technique, stresses of shotcrete lining can be estimate by the measurement of deformation of free face. Therefore, the relationships between the stresses of shotcrete lining and deformation of free surface are indispensable factor. In this paper, the parametric study using 2D FEM analysis was carried out to estimate the relationships between the stress level acting on the tunnel shotcrete lining and the deformation near the free face (e.g. artificial crack in this study). The distribution of stresses of shotcrete lining is also investigated in this study as the preliminary investigation for the large-scale tunnel lining test and detailed 3D FEM analysis.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권12호
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• pp.81-89
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• 2012

도심지 내에서 교통량 증가로 인하여 차선확대가 요구되는 경우, 기존 터널은 증가된 차선만큼 단면을 확대할 필요가 있다. 터널 단면확대 공사로 발생되는 터널주변의 교통정체를 해소하기 위하여 터널 내에 직사각형 단면의 프로텍터를 설치하여 프로텍터 내부로 교통흐름을 유지하기도 한다. 프로텍터를 사용하면 터널 측벽 하부에서 프로텍터와 굴착 면 사이의 공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능할 수도 있다. 본 연구에서는 터널 측벽 하부의 협소한 공간에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께를 증가시켜 터널의 안정성을 확보하는 방법을 제안하였다. 기존 2차선 재래식 터널을 3차선 및 4차선 NATM터널로 확대 시공할 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공한 경우, 록볼트를 시공하지 않은 경우 및 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께만 증가시킨 경우에 대하여 터널의 천단변위, 내공변위 및 숏크리트에 발생한 응력을 비교분석하였다. 천단변위 및 상반 내공변위는 차이가 거의 없었으며, 하반 내공변위는 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3mm 크게 발생하였다. 또한 숏크리트에 발생한 휨압축응력은 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3MPa 크게 발생하였다. 록볼트 미시공에 의해 추가 발생된 숏트리트 응력을 감소시키기 위하여 기존 숏트리크 두께의 20%(250mm ${\rightarrow}$ 300mm, 4차선 터널)및 25%(200mm ${\rightarrow}$ 250mm, 3차선 터널)를 추가 시공하면 록볼트를 시공할 경우와 비슷한 응력수준을 나타내는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.754-761
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• 2008

In general, stress measurement of existent shotcrete lining be used by pressure cells. but, measuring instrument is lost by high pressure at shotcrete lining construction and pressure cell's measurement value have to low believability by natural conditions like curing temperature. In this study, proposed techniques to measure without utilizing sensitive stress sensor in natural condition at point that want stress of shotcrete lining after shotcrete lining construction. Executed numerical analysis to forecast stress level that interact in tunnel shotcrete lining, measured strain of hole by load action through hole in shotcrete lining. 3D FEM(finite element method) is enforced through various parameters curing time of shotcrete lining, thickness, load condition. Different model cases applied by parametic study. As analysis result, it could grasp development possibility of method that propose this time because it could examine corelation with strain by near hole of shotcrete lining and stress about load condition.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.345-352
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• 2004

숏크리트 지보 구조는 지반과 숏크리트가 일체화되어 숏크리트 라이닝에 전단력의 전달이 가능한 터널구조로서 안정한 구조물을 형성하는데 기여한다. 본 연구에서는 석고를 사용하여 일정한 강도를 가진 균질한 모형지반을 제작하였다. 하중재하에 의해 일정한 원지반 응력을 조성한 후 상$.$하부반단면 굴착공법으로 굴착하며 굴착시 터널 주변지반의 응력상태와 라이닝의 거동특성을 계측하였다. 측정결과 굴착으로 인하여 터널 주변지반과 라이닝에 접선방향으로 인장응력이 발생되었다. 단계굴착에 의한 응력 해방율은 상부 경계선 확대천공시 9%, 상부반단면 아치부 확대천공시 15%, 상부반단면 경계선 절단 즉시 48%, 안정화 후 하부반단면 굴착전 94%로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.1023-1030
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• 2002

From the early 1980s, the New Austrian Tunnelling Method (NATM) has been developed as a one of the standard tunneling method in Korea. Approximately 10 years ago, wet-mix shotcrete with sodium silicate accelerator (waterglass) was introduced and widely used to tunnel lining and underground support. However, this accelerator had some disadvantages due to the decrease of long-term strength compared to plain concrete (without accelerator) and low quality of the hardened shotcrete. In order to compensate for these disadvantages, recently developed alkali-free accelerator has been successfully demonstrated in numerous projects and applications as a new material to make tunnels more durable and safer. An experimental investigation was carried out in order to verify the strength behavior of wet-mix Steel Fiber Reinforced Shotcrete (SFRS) with alkali-free accelerator. Compressive strength, flexural strength and equivalent flexural strength were measured by testing specimens extracted from the shotcrete panels. From the results, wet-mix SFRS with alkali-free accelerator exhibited excellent strength improvement compared to the conventional shotcrete accelerator.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.637-652
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• 2012

도심지내 기존터널을 단면확대 시공하는 경우, 터널내 교통흐름을 유지하기 위하여 '${\sqcap}$'형태의 프로텍터를 설치한다. 터널내 프로텍터를 설치하면 터널 측벽하부에서 작업공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능해 질 수가 있다. 본 연구는 터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트만으로 보강하여 터널단면을 확대된 할 경우, 터널구조물의 안정성과 보강되는 최적의 숏크리트 두께를 제시하는데 목적이 있다. 본 연구를 위하여 3차선 NATM 도로터널을 4차선 NATM 도로터널로 확대 시공하는 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 4차선 NATM 도로터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않은 경우의 천단변위와 상반 내공변위는 록볼트를 시공한 경우와 거의 유사하였다. 다만, 하반 내공변위 및 숏크리트 응력은 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 0.57 mm 및 최대 1,300 kN/$m^2$ 크게 나타났다. 터널 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않아 추가 발생한 하반 내공변위와 숏트리트 응력은 25 cm인 기본 숏크리트 두께의 20%(25 cm${\rightarrow}$30 cm)만 증가시켜도 저감시킬 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.167-177
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• 2009

본 연구에서는 터널 붕괴붕락의 유형 중 국부 암괴하중에 의한 숏크리트 라이닝의 파괴특성을 유한요소 해석을 통해 고찰하였다. 우선, 기존 터널 라이닝 파괴특성을 보다 체계적으로 파악하기 위하여 암반과 숏크리트체 강성비와 부착강도의 특성에 변화를 주어 총 9가지의 조건을 설정하였다. 각 조건에 대한 블록낙하실험(falling block test)환경에서 수치해석을 수행하여 파괴양상을 고찰해 보고 기존의 이론적 파괴 메카니즘과 비교/평가하여 보았다. 결과적으로, 기존 문헌에서 언급된 4가지 파괴모드(점착파괴(adhesive failure), 직접전단파괴(direct shear failure), 휨인장파괴(flexural failure) 및 휨전단파괴(punching shear failure))가 모두 구현되긴 하였으나, 점착파괴는 항상 타 파괴유형과 동반되어 나타나며, 별도의 파괴유형으로 분류하는 것은 부적절하다고 판단되었다. 또한 기존 관련 연구에서는 터널공학의 주요개념인 아칭효과에 대해 고려치 않고 단순보 개념하에서 라이닝의 파괴특성을 고찰하였으며, 굴착에 의해 부가되는 라이닝의 초기 축력을 고려치 않고 있다. 이에 대해 터널특성에 부합된 경계조건들을 고려하여 신규 라이닝 파괴모드를 재 고찰하였으며, 곡률이 있는 터널 라이닝조건에서는 크게 두 가지 파괴유형으로 분류할 수 있는 것으로 파악되었다.

• 터널과지하공간
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• 제8권2호
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• pp.146-156
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• 1998

Nemerical algorithms were developed to analyze the behavior of the double lining as well as ground mass separately or simultaneously. A lining interface element was especially developed, verified and applied to the study on the coupled interaction of shotcrete and the concrete lining. It could be known fro parameter studys on double lining support systems that as the contact surface between shotcrete and concrete lining was rougher, the more decreased bearing capacity against the cracking of the system. If the thickness of the shotcrete increased, the bearing capacity of the double lining also increased linearly with the thickness. If the thickness of the concrete lining increased, the bearing capacity of the double lining had the relationship of the characteristic S-shape of a sigmoid function with the thickness. When the thickness increased over a given value, it was not useful to increase more the thickness because bearing capacity had no remarkable change. It could be concluded that the behavior of the shotcrete and concrete lining was generally reversed before and after the ratio of horizontal to vertical earth preassure of 1.0 and 0.5 respectively. Therefore, we could guess that the movement which two shotcrete and concrete lining deflect toward each other around the crown caused a friction between two linings and thus this disadvantageous effect could contribute to reducing the bearing capacity against the cracking.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.140-153
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• 2005

During the tunnel construction the major failure mode can be categorized as: tunnel failure just after the tunnel excavation without support, failure after application of shotcrete and finally failure after setting the concrete lining. The failure mode just after the tunnel excavation without support, can be further classified as : bench failure, crown failure, face failure, full face failure, failure due to weak strata and failure due to overburden. Moreover the failure after application of shotcrete is classified as heading face failure, settlement of shotcrete support, local failure of shotcrete lining and invert shotcrete. To find out the major causes of tunnel collapse, the investigation was done in case of the second phase of Seoul subway construction. The investigation results depicted that the major causes of tunnel collapse were due to the weak layer of rock/fault and sudden influx of ground water from the tunnel crown. While the investigation results of the mountain road tunnels construction have shown that the major causes of tunnel failure were inadequate analysis of tunnel face mapping results, intersection of faults and limestone cavities. In this paper some recent measurement in order to mitigate such tunnel collapse are presented

• 화약ㆍ발파
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• 제9권4호
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• pp.22-31
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• 1991

NATM technic had been applied to Nakaya tunnel of Sin kan express R.R lines in 1975. on the worst expandable geological conditions, application of NATM method was carried out good result. Measurement data which include convergencymeter, inclinometer, extensometor load-cell, strain gage data of shotcrete stress and steel arch. was explained with slides. Induced NATM technic has been improved since 1975 as follows, specially adhesive method of shotcrete instead of spray method such as tunnel swift lining Sliding press lining, clean lining by pumping and sweeping tote lining ets.