• The Journal of Engineering Geology
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• v.25 no.1
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• pp.115-129
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• 2015

The cut-slope of a large-sectional tunnel portal is recognized as a potential area of weakness due to unstable stress distribution and possible permanent displacement. This paper presents a case study of a slope failure and remediation for a large-scale cut-slope at a tunnel portal. Extensive rock-slope brittle failure occurred along discontinuities in the rock mass after 46 mm of rainfall, which caused instability of the upper part of the cut-slope. Based on a geological survey and face mapping, the reason for failure is believed to be the presence of thin clay fill in discontinuities in the weathered rock mass and consequent saturationinduced joint weakening. The granite-gneiss rock mass has a high content of alkali-feldspar, indicating a vulnerability to weathering. Immediately before the slope failure, a sharp increase in displacement rate was indicated by settlement-time histories, and this observation can contribute to the safety management criteria for slope stability. In this case study, emergency remediation was performed to prevent further hazard and to facilitate reconstruction, and counterweight fill and concrete filling of voids were successfully applied. For ultimate remediation, the grid anchor-blocks were used for slope stabilization, and additional rock bolts and grouting were applied inside the tunnel. Limit-equilibrium slope stability analysis and analyses of strereographic projections confirmed the instability of the original slope and the effectiveness of reinforcing methods. After the application of reinforcing measures, instrumental monitoring indicated that the slope and the tunnel remained stable. This case study is expected to serve as a valuable reference for similar engineering cases of large-sectional slope stability.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.466-466
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• 2017

지하공간의 개발과 지하공간의 굴착으로 인한 지표수 및 지하수 시스템의 변화나 굴착면 주위의 지하수 유동 체계의 변화는 터널내로의 지하수 유입, 지표수 고갈을 가져온다. 또한 터널 상부의 지반에서 현지응력의 변화로 인한 지하수 유출은 지표침하, 하천수 및 계곡수 고갈을 발생시킬 수 있다. 그러나, 터널설계 시 비용 및 시간, 현장의 진입조건 등의 제약으로 상세한 지반조사의 실시가 이루어지지 않을 때가 있다. 또한, 터널 공사가 진행되는 중에는 공사기간과 공사비 때문에 별도의 지반조사를 하지 않는다. 그 대신에 터널 막장에서 실시하는 Face Mapping을 토대로 공사를 진행하며, 대규모 위험요소가 발견되지 않는 이상 별도의 비용과 시간을 투입하여 추가 지질 및 지반 조사를 실시하는 경우는 매우 드물다. 연구지역의 지질은 경상분지내 백악기 하양층군의 퇴적암류, 이를 관입/분출한 불국사화강암류 및 제3기 화산암류, 전기 에오세 연일층군에 대비되는 퇴적암류로 구성되어 있다. 이들을 피복하는 제4기 충적 퇴적층은 주로 단층곡과 동측 지괴의 선상지 및 하천을 따라 분포한다. 연구지역에는 폭 100 m 이상의 대규모 단층대가 발달하였으며 제4기 단층운동으로 인한 단층파쇄대가 존재한다. 퇴적암 분포지역에서는 반복층서가 관찰되며 소규모 단층, 단열, 변형띠 등이 연속적으로 발달해 있다. 본 연구에서는 터널공사에 의한 지하수 변화를 확인하기 위하여 현장추적자 시험과 수질분석 및 지하수 모델링을 실시하였다. 현장 수질 분석에 의한 지표수와 지하수 간의 수질의 차이를 보면, 알칼리도를 제외한 대부분의 수질 항목이 서로 유사성을 보인다. 전기전도도(EC), TDS, 알칼리도의 경우 지표수의 수원지에서 터널 내부로 유입이 일어나고 있다. 이는 터널 공사의 영향으로 판단되며, 현장에서 실시한 추적자 시험에서는 추적자의 이동 시간이 매우 빨라 지표 수원지로부터 지표수가 터널내부로 빠른 속도(10시간 이내)로 유입된다고 판단된다. 지하수 모델링 결과, 정상류 상태에서는 지하수가 북동쪽의 높은 고도에서 서남쪽의 낮은 고도로 흐르는 것으로 확인되며, 가뭄시에도 지하수 함양으로 지하수가 고갈되지는 않는 것으로 나타났다. 부정류 상태 모델링 결과, 일일 평균 $32.49m^3$의 지하수가 터널 내부로 유입되는 것으로 산정되었다. 이 양은 터널 내부뿐만 아니라 터널 공사 현장 주위로도 지하수 유출이 일어나고 있음을 지시한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.6 no.3
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• pp.305-313
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• 2020

The use of cable tunnels for electric power transmission as well as their construction in difficult conditions such as in subsea terrains and large overburden areas has increased. So, in order to efficiently operate the small diameter shield TBM (Tunnel Boring Machine), the estimation of advance rate and development of a design model is necessary. However, due to limited scope of survey and face mapping, it is very difficult to match the rock mass characteristics and TBM operational data in order to achieve their mutual relationships and to develop an advance rate model. Also, the working mechanism of previously utilized linear cutting machine is slightly different than the real excavation mechanism owing to the penetration of a number of disc cutters taking place at the same time in the rock mass in conjunction with rotation of the cutterhead. So, in order to suggest the advance rate and machine design models for small diameter TBMs, an EPB (Earth Pressure Balance) shield TBM having 3.54 m diameter cutterhead was manufactured and 19 cases of full-scale tunneling tests were performed each in 87.5 ㎥ volume of artificial rock mass. The relationships between advance rate and machine data were effectively analyzed by performing the tests in homogeneous rock mass with 70 MPa uniaxial compressive strength according to the TBM operational parameters such as thrust force and RPM of cutterhead. The utilization of the recorded penetration depth and torque values in the development of models is more accurate and realistic since they were derived through real excavation mechanism. The relationships between normal force on single disc cutter and penetration depth as well as between normal force and rolling force were suggested in this study. The prediction of advance rate and design of TBM can be performed in rock mass having 70 MPa strength using these relationships. An effort was made to improve the application of the developed model by applying the FPI (Field Penetration Index) concept which can overcome the limitation of 100% RQD (Rock Quality Designation) in artificial rock mass.