• 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

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.499-509
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• 2016

최근들어 지하공간의 활용이 빈번해지면서 도심지 터널의 수요가 급증하고 있다. 토피가 얕고 연약한 지반에 시공되는 도심지 터널에서는 굴진면에서 다양한 형태의 굴진면 변위가 발생할 수 있으며 이로 인해 터널이 3차원 거동하여 종방향 하중전이의 영향이 클 수 있다. 굴진면에서는 분할 굴착, 토피, 지반의 불균질성 등에 의해 다양한 형태의 변위가 발생할 수 있고, 이에 따라 지반의 이완형태는 물론 주변지반으로 전이되는 하중의 분포 형태와 크기가 다양하게 나타날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 굴진면의 변위거동을 등변위, 상부 큰 변위, 하부 큰 변위로 이상화하여 모형시험을 수행하였으며, 이를 분석하여 굴진면의 변위와 터널 상부 지반의 종방향 하중 전이를 집중적으로 연구하였다. 연구 결과 굴진면의 변위형태에 따라 굴진면에 작용하는 토압은 물론 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기와 분포형태가 다르게 나타났다. 터널 종방향으로 전이되는 하중의 크기는 굴진면 변위가 등변위 형태일때에 가장 크고 하부 큰 변위 형태일때와 상부 큰 변위 형태일때의 순서로 작아졌다. 또한 토피고가 낮아지면 터널 종방향 하중전이가 굴진면 근접부에 집중되어 발생되지만 토피고가 일정값 이상으로 커지면 하중전이 영역이 넓어지는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.273-280
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• 2003

Tunneling in difficult geological conditions is often inevitable especially in urban areas. Ground improvement and reinforcement techniques are often required to guarantee safe tunnel excavations and/or to prevent damage to adjacent structures. The steel pipe-reinforced multi-step grouting method has been recently applied to tunnel sites in Korea as an auxiliary technique. In this study, the face stability with steel pipe-reinforced multi-step grouting was evaluated by simultaneously considering two factors: one is the effective stress acting on the tunnel face calculated by limit theorem and limit equilibrium method; the other is the seepage force obtained by means of numerical analysis. The study revealed that the influence of the steel pipe-reinforced multi-step grouting on the support pressure in dry condition is not significant while there is relatively a large amount of reduction in seepage forces by adopting the technique in saturated condition. The effect of the anisotropy of permeability on the seepage force acting on the tunnel face was also estimated by conducting the coupled analysis. It was found that a higher horizontal permeability compared with the vertical one causes reduction in the seepage force acting on the tunnel face.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권2호
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• pp.769-774
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• 2018

The growth of cities requires the construction of new tunnels close to the existing ones. Prediction and control of ground movement around the tunnel are important especially in urban area. The ground respond due to EPB (Earth Pressure Balance) pressure are investigated using the finite element method by ABAQUS in intersection of the triplet tunnels (Line 2, 3 and 4) of Mashhad Urban Railway in Iran. Special attention is paid to the effect of EPB pressure on the tunnel face displacement. The results of the analysis show that in EPB tunneling, surface settlement and face displacement is related to EPB pressure. Moreover, it is found that tunnel construction sequence is a great effect in face displacement value. For this study, this value in Line 4 where is excavated after line 3, is smaller than that line. In addition, the trend of the displacement curves are changed with the depth for all lines where is located in above and below, close to and above the centerline tunnel face for Line 2, 3 and 4, respectively. It is concluded that: (i) the surface settlement decreases with increasing EPB pressure on the tunnel face; (ii) at a constant EPB pressure, the tunnel face displacement values increase with depth. In addition, this is depended on the tunneling sequence; (iii) the trend of the displacement curves change with the depth.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.97-107
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• 2019

Based on the results of Han et al. (2016), in the failure zone ahead of the tunnel face it can be obviously identified that a shear failure band occurs in the lower part and a pressure arch happens at the upper part, which was often neglected in analyzing the face stability of shield tunnel. In order to better describe the collapse failure feature of the tunnel face, a new improved failure mechanism is proposed to evaluate the face stability of shield tunnel excavated in layered soils in the framework of limit analysis by using spatial discretization technique and linear interpolation method in this study. The developed failure mechanism is composed of two parts: i) the rotational failure mechanism denoting the shear failure band and ii) a uniformly distributed force denoting the pressure arch effect. Followed by the comparison between the results of critical face pressures provided by the developed model and those by the existing works, which indicates that the new developed failure mechanism provides comparatively reasonable results.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.427-435
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• 2008

본 연구에서는 지반등급 V중에서 막장자립이 곤란한 지반에 대해 지반고유의 지지력을 최대한 이용하기 위한 굴착공법 및 적정벤치길이에 대해 검토하고, 보조공법으로 막장볼트를 적용할 경우 타설 패턴, 타설 개수에 따라 막장 및 막장주변지반에 어떠한 영향이 발생되는지에 대해 3차원 FEM해석을 수행하였다. 보조벤치 병용전단면공법이 조기 단면폐합으로 변위를 크게 줄일 수 있음을 알 수 있었으며, 타설 패턴으로는 격자상, 교호배치형(지그재그형), 원주상순으로 변위억제효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 타설 개수 증가에 따라 막장축방향 수평변위에 대해 억제효과가 있는 것으로 분석되었으며 보조벤치 병용 전단면공법굴착시공의 경우 막장부 $1.5m^2$에 1개의 막장볼트(격자상) 타설로 막장면 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.83-89
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• 2007

터널 굴착은 응력해방을 발생시키기 때문에 연약한 지반에서의 터널 굴착 시에는 막장의 안정성 확보가 무엇보다도 중요한 사안으로 대두되고 있다. 이에 대한 대책 공법 중 굴착대상 막장면을 일정한 강성을 가진 강봉이나 유리섬유 파이프를 이용하여 선행 보강하는 페이스 볼트 공법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 페이스 볼트를 이용한 막장 보강공법의 적용성을 검토하기 위해 페이스 볼트 공법이 필요한 연약한 지반에서 타설 되는 볼트의 개수를 0, 20, 40, 60, 80, 100개의 6가지 Case와 길이를 0.5D (2가지), 1.0D, 1.5D, 2.0D의 5가지 Case에 관하여 $FLAC^{3D}$ Ver.2.1을 이용해 3차원 연속체 해석을 실시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.273-282
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• 2016

본 연구에서는 기존에 제안된 8가지의 이론식과 3차원 수치해석으로 막장압을 산정하여 비교 검토하였다. 일반적으로 국내 쉴드TBM의 막장압 산정은 이론식과 경험에 따른 방법으로 검토되고 있는 실정이나 복잡한 지층조건, 특수한 지반조건을 통과하는 구간에 대해서는 수치해석을 병행하고 있다. 따라서 이론식으로 산정된 막장압과 수치해석 프로그램에서 산정되는 막장압의 상관관계를 확인하여 막장압의 신뢰성 있는 검토방법을 찾고자 하였다. 막장압 산정시 이론식과 수치해석 모두 사질토와 점성토 지반조건에서 동일하게 검토하였으며, 이론식은 기존에 제안된 식을 사용하였고 수치해석은 쉴드터널의 시공과정을 모사한 3차원 해석을 수행하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.101-113
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• 2006

안정된 암반에 터널을 굴착하는 경우 아칭효과에 의해 막장주변에 응력재배치가 발생하고 터널 막장 전방에 연약대가 존재하는 경우 응력재배치가 충분히 이루어지지 않아 막장과 연약대 사이의 응력집중으로 인해 변위가 발생하게 된다. 만일 막장에 근접하여 측점에서 종방향, 횡방향, 연직방향의 3차원 절대좌표가 측정되는 경우 막장전방의 지반거동이 반영된 3차원 절대변위가 산정되고, 이러한 3차원 절대변위의 분석을 통해 막장전방의 지반조건을 예측할 수 있게 된다. 본 연구에서는 4개 현장에서 측정된 3차원 변위비의 경향선과 천단침하의 영향선/경향선 분석을 실시하여 연약대 위치를 추정하였고, 3차원 절대변위의 분석에 의해 추정된 연약대 위치를 동일한 구간에서의 TSP탐사로 추정된 연약대 위치와 비교함으로써 3차원 절대변위 해석기법의 현장 적용성을 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.65-76
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• 2006

기존의 NATM과 같은 터널공법에서는 불착 직후 벽연은 숏크리트나 록볼트에 의하여 지지되기 때문에 재래공법과 비교하여 암반의 느슨함을 감소시킬 수 있으나, 막장은 통상 무지보 상태로 놓여있기 때문에 붕괴의 위험성을 항상 내포하고 있는 것이 현실이다 현재 국내 터널시공시에는 막장이 굴진방향에 직립합A로써 응력의 집중이 발생하며 또한 막장의 안정성을 우려하여 단연분할공법을 채택하는 것이 일반적 공법으로 되어왔다. 그러나 이러한 방법은 경제적우로 큰 부당이 되며 공사기간 연장의 한 원인이 된다. 따라서 곡연막장 굴착공법을 개발하여 적용한다면 보다 나은 응력상태를 유지할 수 있어 1회 불진장의 증대 및 분할공법을 피함으로써 공사비절감 및 공사기간 단측에 매우 유리할 것이라 판단된다.