• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.352-359
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• 2010

병설터널에서 근접 굴착으로 인한 영향은 터널간 이격거리에 따라 달라진다. 본 논문에서는 수평절리암반에 형성된 병설터널의 이격거리에 따른 영향을 파악하기 위하여 콘크리트 블록으로 균일 수평 절리 모형 지반을 조성하고 이격거리를 변화시키면서 모형터널을 설치한 후에 대형 모형실험을 수행하였다. 병설터널의 이격거리(필라폭)는 터널 폭 D를 기준으로 0.29D, 0.59D, 0.88D, 1.18D로 변화시켰다. 실험중에 필라 응력, 터널변위, 지반 변위를 계측하였다. 측압계수는 1.0을 유지하였다. 실험결과, 터널 및 주변지반의 변위와 필라 응력은 필라 폭이 감소함에 따라 증가하였다. 각 계측항목에서 최대 변화폭이 발생하는 단계는 후행터널의 상반굴착 직후로 나타났다. 병설터널 굴착 시 가장 큰 영향을 받는 위치는 필라부와 맞닿아 있는 선행터널의 어깨부로 확인되었다. 이러한 결과는 병설터널의 안정성은 시공 시 천단변위보다 내공변위 관리를 통해 평가되어야 한다는 것을 보여준다. 또한, 병설터널의 영향권이 양호한 지반조건에 대한 경험이론의 근접시공 영향권(0.8D~2.0D)보다 근접한 0.59D~0.88D 범위에서 형성되었으며 이러한 영향범위 감소는 병설터널의 안정성에 수평절리의 영향이 있는 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.445-471
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• 2023

수만년 이상의 기간동안의 장기 안전성을 확보하는 것이 처분장 건설에서의 최우선 조건이나, 건설 및 운영중 대심도 지하 사용후핵연료 처분장의 역학적 안정성 확보 역시 안전한 터널 공사 및 운영을 위해 필수적인 요소이다. 처분장의 장기 안전성에 중요한 요소인 벤트나이트 충전재 및 완충재의 차폐 성능을 저감시킬 가능성이 있는 숏크리트, 콘크리트, 그라우팅 등의 터널 지보공 및 차수공을 금지 내지는 제한하는 조건은 암반공학자 및 터널 기술자에게 매우 도전적인 과제로 판단된다. 본 연구에서는 처분장 부지 선정과정에서 올바른 처분장의 선정에 도움이 될 수 있는 대심도에 건설할 것으로 예상되는 처분장의 터널 네트워크, 처분 터널 및 처분공의 역학적 안정성을 확보하기 위한 제반 조건의 광범위한 탐색의 일환으로 지하 500 m 심도의 처분장을 무지보 상태로 건설할 경우 2차원 및 3차원 수치해석 검토를 통해 안정성의 확보 가능한 물성 범위를 탐색하고자 하였다. 예비 연구결과 처분장의 중앙터널과 처분터널 안정성 확보 가능 암반물성의 범위를 파악하였으며, 3차원 해석을 통해 수직구 주변 터널 네트워크의 안정성을 확인하여 처분장 건설을 위한 기초적인 암반 조건이 파악된 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.879-884
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• 2005

응결시간은 터널 라이닝과 경사면의 보강 등의 품질에 영향을 미치는 매우 중요한 인자이다. 그러나 현재까지도 이를 개선하는데 이용될 급결제의 품질에 대한 기준은 잘 정립되어 있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 급결제를 혼합한 시멘트의 응결시간 측정방법에 대한 평가가 Gillmore 및 Vicat needle 시험법들을 이용하여 수행되었다. 양 시험법에 있어서, 초결과 종결에 관계없이 동시첨가법이 후첨가법보다 우수하게 나타났다. Gillmore needle 시험법에서는 2종류의 측정법이 사용되었으며 동일한 급결제를 사용한 경우에도 시멘트의 종류에 따라 응결시간이 서로 달랐다. 따라서 급결제 제조사에서는 시멘트의 종류에 덜 민감한 급결제의 개발에 관심을 더 두어야 함을 알 수 있다. 한편, Vicat needle 시험법에서는 6종류의 측정법이 사용되었으며 급결제의 측정 방법에 대한 적절한 방법이 다음과 같이 제안되었다. (1) 사용되는 재료의 온도는 적절히 제어되어야 한다. (2) 급결제의 특성을 평가하기 위해서는 시멘트 무게 대비 $5\%$의 급결제를 사용해야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-36
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• 2008

해저 지하구조물을 시공할 경우는 높은 수압 및 침투압 등의 영향이 무시될 수 없으므로 지하구조물의 정확한 거동평가를 위해서는 수리-역학적 연계해석이 수행되어야만 한다. 또한, 실무에서는 암반이완하중을 고려하여 터널의 콘크리트 라이닝을 설계하며, 이를 위해 이완하중고($H_{relaxed}$)를 터널 주변의 국부안전율 분포를 이용하여 수치해석에 의해 산정하는 방법이 제안된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 해저터널을 대상으로 수리-역학적 연계해석 시 국부안전율을 이용한 이완하중고 산정 기법의 타당성을 살펴보았다. 3 등급 암반을 대상으로 숏크리트 수리특성을 이용한 유도 배수방법과 집수정펌핑을 이용한 유도 배수 방법을 비교한 결과 집수정 펌핑을 이용한 유도 배수방법이 보다 신뢰할 수 있는 결과를 준다고 발표된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 집수정의 펌핑을 이용한 유도 배수방법을 이용하여 1, 3, 5 등급 암반을 대상으로 이완하중고를 산정하여 제안식들과 적용성을 비교하였다. 연구 결과 연계해석 시 해저 시설물의 이완하중고를 정확하게 산정하기 위해서는 기존에 제시된 이론식 보다는 집수정의 펌핑을 이용하여 유도 배수하는 모델링 방법이 보다 정확하고 일관성 있는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.215-226
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• 2018

본 논문에서는 수중폭발(UE: underwater explosion)에 의한 해중터널(SFT: submerged floating tunnel)의 동적거동을 양해법(explicit)를 이용하는 LS-DYNA에 의한 유한요소해석을 통하여 분석하였다. SFT의 유한요소모델은 원형단면의 강재 라이너에 콘크리트가 채워진 복합재 원형단면으로 고려되었다. 해중터널 시스템의 중앙부 100m 구간은 탄소성재료를 고려한 솔리드(solid)요소로 상세하게 모델링하였으며, 양측 방향으로 각각 1km 구간에 대해서는 탄성재료를 고려하여 빔(beam) 요소로 이상화하여 모델링하였다. 사선계류시스템은 케이블(cable)요소를 적용하였으며, 수중폭발에 의한 동적거동시 수리동적질량의 영향을 고려하기 위하여 원형단면에 대한 추가질량을 고려하였다. 또한 부력과 같은 상시하중을 초기조건으로 고려하기 위하여 동적완화해석(dynamic relaxation analysis)를 수행하였다. UE는 부력비(B/W)와 폭발지점으로부터 거리의 변화에 대해서 고려하였으며, 폭발의 규모는 천안함 합동조사보고서(2010)를 참조하여 TNT 360kg로 결정하였다. 수중폭발 해석결과, 폭발지점으로부터 SFT까지 거리는 관입량, 충격압력의 크기와 반비례 관계에 있고, 부력비(B/W)가 커질수록 계류장력도 커짐을 확인하였다. 그러나 사선계류라인의 계류각 변화는 SFT의 수평거동, 관입량, 계류력, 충격압력과의 연관성을 찾을 수가 없었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1177-1192
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• 2018

본 연구의 목적은 한랭지역에서 운영 중인 터널구조물의 누수를 유도배수하기 위하여 기존 유도배수시스템을 향상시키는 것이다. 유도배수시스템은 유도배수판, 방수재료인 Hotty-gel, Hotty-gel 돌출 방지판, 공압타카, 고정핀, 집수관, 유도배수관, 철망 및 뿜어 붙임 모르타르로 구성되어 있다. 유도배수시스템은 현장 적용성 및 시공성을 평가하기 위하여 재래식 콘크리트 라이닝 터널에서 시험 시공되었다. 재령 7일, 14일, 21일, 28일, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월, 7개월 및 8개월에 약 1,000 ml의 붉은색 물을 유도배수시스템 배면에 주입하여 유도배수시스템의 방수과 유도배수 성능을 평가하였다. 현장 성능 평가 실험이 진행된 8개월 동안 터널이 위치한 지역의 일일 평균 온도는 $-16.0~25.6^{\circ}C$로 측정되었고, 일일 최저 온도는 $-21.3^{\circ}C$, 일일 최고 온도는 $30.8^{\circ}C$였다. 유도배수시스템의 유도배수판에서는 누수가 발생하지 않았지만 재령 14일부터 유도배수관에서 누수가 발생하였다. 유도배수관 누수는 고압의 공압타카와 고정핀 사용으로 두께 0.2 cm인 연성플라스틱 재질의 유도배수관이 변형되었고, 누수 방지를 위한 Hotty-gel의 두께와 폭이 충분하지 않아서 발생한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.573-585
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• 2019

본 연구의 목적은 운영 중인 콘크리트 지하구조물에서 발생하는 누수를 유도배수하기 위하여 시공성, 차수 및 유도배수 성능을 향상시킨 유도배수시스템을 제안하는 것이다. 기존 유도배수시스템에서 제기된 유도배수관의 시공성 및 누수를 개선하였다. 개선된 유도배수관을 적용한 유도배수시스템은 시공성, 차수 및 유도배수 성능에 대한 현장평가를 위하여 재래식 콘크리트 라이닝 터널에서 시험 시공되었다. 재령 3주, 6주, 9주, 11주, 14주, 17주 및 23주차에 개선된 유도배수시스템 배면에 약 1,000 ml 이상의 붉은색 물을 주입하여 유도배수시스템의 차수와 유도배수 성능을 평가하였다. 현장 성능평가 실험이 진행된 6개월 동안 터널이 위치한 지역의 일일 평균 온도는 $-12.4{\sim}19.7^{\circ}C$이며 일일 최저 온도는 $-17.2^{\circ}C$이고 일일 최고 온도는 $26.7^{\circ}C$였다. 현장 성능평가 실험이 진행되는 6개월 동안 개선된 유도배수시스템에서는 누수가 발생하지 않았다. 또한 개선된 유도배수관에서도 누수가 발생하지 않았다. 개선된 유도배수시스템은 누수가 발생하는 다양한 콘크리트 지하구조물에서 적용가능하며 계절적 영향도 거의 받지 않는 것으로 판단되었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1982-1990
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• 2010

서울지하철 1~4호선 구간에서 부분적으로 도시터널공법을 채택하여 건설한 노선은 2~4호선으로서, 2호선 구간은 2기 지하철 건설시 시공된 신정기지 인입선 도림천~까치산역 구간 터널을 제외하고는 전체가 재래식 공법(ASSM)을 3~4호선 터널은 지형적인 여건 및 토압의 영향에 따라서 ASSM공법과 NATM공법을 병행하여 건설하였으며, 지하수 처리 형식은 지반조건과 지형적인 조건, 지하수위 저하에 의한 영향, 장기적인 운전 유지비 등을 감안하여 배수 및 비배수 형식을 적용하여야 하나, 이에 대한 충분한 사전검토 없이 채택하므로서 완전방수(비배수) 형식은 건설시에도 시공성이 떨어지고 기술적으로도 불합리한 요소를 지닌 채 설치되었으며, 부분방수(배수)형식은 배수관 기능저하, 배수구배 부적정 등으로 인해서 터널 구조물의 유지관리에서 누수와 수압에 의한 라이닝 콘크리트 균열, 박리 현상이 지속적으로 발생하여 보수 및 보강공사에 많은 비용이 소요되고 또한 터널 안정성 확보에 어려움이 있는 실정이다. 그러므로 터널 방수 형식에 대한 설계 및 시공 개념을 고찰함으로서 기술적인 문제점 등을 파악해서 유지관리의 개선 방향을 제안하고자 한다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.469-479
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• 2021

콘크리트의 폭렬방지 재료로서 PP섬유는 그 효과가 이미 확인되었다. 그러나 화재 시 발생하는 최대온도에 대한 고려가 필요하고 배합량에 따라 발생하는 믹싱문제 및 강도저하 문제의 해결이 필요하다. 본 연구에서는 RABT화재시나리오 하에서 PP섬유 함유량과 공기량에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 화재저항성능을 살펴보았다. 그 결과, 모든 시험체에서 폭렬과 단면손실은 발생하지 않았으며, PP섬유 함유량이 작을 경우 상대적으로 최대온도가 높고 최대온도 도달시간 역시 빠른 것으로 나타났다. 반면, 공기량 차이에 따른 최대온도와 도달시간에 대한 어떤 경향을 발견하지 못했다. PP섬유 혼입량 0.75, 1.0, 1.5, 2.0 kg/m³인 경우에 대한 시험체 내부 온도분포 결과에서는 0.75와 1.0 kg/m³의 결과가 유사한 온도분포를 보였으며, 1.5와 2.0 kg/m³의 결과가 유사하게 나타났다. PP섬유 혼입량이 많을 경우 동일 깊이에서 내부 온도분포가 낮아지는 경향이 있는 것을 확인할 수 있었으며, PP섬유 혼입량 1.0 kg/m³와 1.5kg/m³의 결과에서 주목할 만한 차이가 발생함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.617-628
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• 2022

터널 건설 시 암반 등급에 따라 다양한 지보재를 적절히 병용하여 지보패턴을 결정하고 시공이 이루어진다. 이 과정에서 시공 경험이 풍부한 전문가의 기술적 판단이 필요한데, 터널 설계의 초기 단계인 타당성 조사 및 기본설계 단계에는 상대적으로 짧은 수행기간과 부족한 자료 및 예산으로 인해 설계에 많은 어려움이 존재한다. 터널 건설의 급증과 함께 축적된 설계 데이터와 머신러닝을 활용한다면, 지보패턴 설계를 보다 신속하고 신뢰도 있게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 암반등급 판정 및 해당 암반등급에 적합한 지보패턴 설계를 자동화하고자 국내 48개 도로터널의 설계자료 및 지반조사 자료를 수집하였으며, 8개의 입력항목(암종, 전기비저항, 심도, 터널연장, 터널연장에 따른 방재등급, 위험도지수에 따른 방재등급, 터널 종류, 터널 단면적)과 11개의 출력항목(암반등급, 숏크리트 제원 2개 항목, 록볼트 제원 3개 항목, 강지보 제원 3개 항목, 콘크리트 라이닝 2개 항목)에 대한 데이터를 정리하였다. 이와 같이 정리된 데이터를 활용하여 2가지 머신러닝 알고리즘(SVM, ANN)을 활용하여 3가지 머신러닝 모델(S1, A1, A2)을 개발하였으며, 세 가지 모델의 성능을 비교해본 결과 출력값의 데이터 형식에 따라 서로 다른 손실함수를 적용한 ANN 기반의 A2 모델이 가장 뛰어난 성능을 보였다. 본 연구를 통해 머신러닝을 활용한 지보패턴 설계의 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 지속적으로 실제 설계에 사용함으로써 단점을 보완하고 적용성을 개선해 나간다면 설계에 보다 큰 도움을 줄 수 있는 지보패턴 설계 모델을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.