• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.970-979
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• 2006

Construction of underground structure requires higher standard of planning and design specifications than in surface construction. However, high construction cost and difficult working environment limit design level and construction quality. One of the most sensitive factors to be considered are infiltration and external pore-water pressures. Development of pore-water pressure may accelerate leakage and cause deterioration of the lining. In this paper, the development of pore-water pressure and its potential effect on the linings are investigated using physical model tests. A simple physical equipment model with well-defined hydraulic boundary conditions was devised. The deterioration procedure was simulated by controlling both the permeability of filters and flowrate. Development of pore-water pressure was monitored on the lining using pore pressure measurement cells. Test results identified the mechanim of pore-water pressure development on the tunnel lining which is the effect of deterioration of drainage system. The laboratory tests were simulated using coupled numerical method, and shown that the deterioration mechanism can be reproduced using coupled numerical modelling method.

• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.58-64
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• 2010

지반과 터널라이닝의 상호작용을 고려한 GLI모델은 기존의 Terzaghi 이완하중과 골조모델을 이용한 방법에 비해 터널의 2차라이닝(콘크리트라이닝)에 작용하는 지반하중을 합리적으로 경감할 수 있음이 입증된 바 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 골조모델을 이용하여 설계된 OO선O공구의 콘크리트라이닝에 대해 GLI모델을 도입한 현장설계를 통해 경제성 및 시공성을 개선하였다. 다양한 안전측 고려사항에도 불구하고 철근량의 약 50%가 감소하여 철근자재비를 감소시킬 수 있었고 적정한 철근간격을 확보하여 콘크리트 밀실충전이 용이하였다. 지반조건이 불량한 터널일 수록 더 큰 철근량 절감효과가 있었으며, 이는 Terzaghi 이완하중이 불량한 지반에서 과도하게 산정되기 때문이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.295-308
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• 2018

The excavation of twin tunnels is a process that destabilizes the ground. The stability of the tunnel lining, the control of ground displacements around the tunnel resulting from each excavation and the interaction between them must be controlled. This paper provides a new approach for replacing the costly 3D analyses with the equivalent 2D analyses that closely reflects the in-situ measurements when excavating twin tunnels. The modeling was performed in two dimensions using the FLAC2D finite difference code. The three-dimensional effect of excavation is taken into account through the deconfinement rate ${\lambda}$ of the soil surrounding the excavation by applying the convergence-confinement method. A comparison between settlements derived by the proposed 2D analysis and the settlements measured in a real project in Algeria shows an acceptable agreement. Also, this paper reports the investigation into the changes in deformations on tunnel linings and surface settlements which may be expected if the twin tunnels of T4 El-Harouche Skikda were constructed with a tunneling machine. Special attention was paid to the influence of the excavation phase shift distance between the two mechanized tunnel faces. It is revealed that the ground movements and the lining deformations during tunnel excavation depend on the distance between the tunnels' axis and the excavation phase shift.

• 터널과지하공간
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• 제9권1호
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• pp.20-26
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• 1999

바쿤 수력발전 프로젝트에서 발전댐의 건설은 가배수로 터널의 완공에 따라 시작되믈 공사기간 측면에서 가배수로 터널의 완공시기는 전체 프로젝트에서 매우 중요한 요소이다. 바쿤 가배수로 터널의 내부단면은 물의 저항을 최대한 줄이기 위하여 원형으로 설계되었으며, 내부직경 12m 인 3개의 터널로 구성되어 있다. 일반적으로 터널 시공과정의 마무리 단계에서 수행되는 터널 라이닝 작업은 굴착 및 지반보강 공정과 더불어 시공비와 공사기간에 많은 영향을 끼치므로 적정한 수준의 라이닝 설계가 요구된다. 바쿤 가배수로 터널에 있어, 라이니으이 두께는현장여건에 따라 다소 차이가 있으나 500~700mm로 타설되었다. 가배수로 터널의 원설계안에 따르면 터널내 전체 라이닝에 필요한 보강콘크리트의 철근량은 5,985 ton 이었으나, 암반의 상태와 여러종류의 하중조건을 고려하여 5종류의 철근 보강 콘크리트 유형으로 구분한 후에 각각의 유형에 따른 상세설계를 통하여 최종적으로 소요 철근량을 2,178 ton으로 감소시킬 수 있었다. 감소된 양은 원설계에서 제시된 양의 절반에 해당되며, 이에 따라 공사기간 및 건설비용을 절감시킬 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1998년도 터널.암반역학위원회 박사학위 논문집
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• pp.153-204
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• 1998

Prediction of lining loads due to tunnelling is one of the major issues to be addressed in the design of a tunnel. The objective of this study is to investigate rational and realistic design loads on tunnel linings. factors influencing the lining load are summarized and discussed. The instruments for measuring the lining loads are reviewed and discussed because field measurements are often necessary to verify the design methods. Tunnel construction in the City of Edmonton has been very active for storm and sanitary purposes. Since the early 1970's, the city has also been developing an underground Light Rail Transit system. The load measurements obtained from these tunnels are compared with the results from the existing design methods. However, none of the existing methods are totally satisfactory, Therefore, there is some room for improvement in the prediction of lining loads. The convergence-confinement method is reviewed and applied to a case history of a tunnel in Edmonton. The convergence curves are obtained from 2-D finite element analyses using three different material models and theoretical equations. The limitation of the convergence-confinement method is discussed by comparing these curves with the field measurements. Three-dimensional finite element analyses are performed to gain a better understanding of stress and displacement behaviour near the tunnel face. An improved design method is proposed based on the review of existing design methods and the performance of numerical analyses. A specific method or combination of two different methods is suggested for the estimation of lining loads for different conditions of tunnelling. A method to determine the stress reduction factor is described. Typical values of dimensionless load factors nD/H for tunnels in Edmonton are obtained from parametric analyses. Finally, the loads calculated using the proposed method are compared with field measurements collected from various tunnels in terms of soil types and construction methods to verify the method. The proposed method gives a reasonable approximation of the lining loads. The proposed method is recommended as an approximate guideline for the design of tunnels, but the results should be confirmed by field measurements due to the uncertainties of the ground and lining properties and the construction procedures, This is the reason that in-situ monitoring should be an integral part of the design procedure.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.85-95
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• 2009

도심에서 지하구조물, 고층빌딩의 건설은 기존 지하철 터널의 근접시공이 수반되는 경우가 많다. 이 경우 지하철 구조물의 정적 동적인 안정성이 동시에 확보 되도록 하여야 하며 국내에서는 일반적으로 정적인 관리 기준만 제시되었다. 하지만, 도심지 근접시공이 많은 굴착 제약 조건하에서도 발파를 수행되는 경우가 대부분이므로 동적 가이드라인 또한 필요하다. 본 연구에서는 수치해석을 활용하여 발파진동에 따른 영향을 검토하고, 발파 제약영역을 추정하고자 하였다. 특히, 지하철 터널의 토피고 및 지반특성을 변화시켜 구조물의 최대진동속도 변화를 분석하였다. 해석결과 토피가 증가할수록 진동속도가 감소하는 결과를 보였다. 지반강성 변화 파라미터 스터디 결과 직경의 $1{\sim}2$배 이격 시 풍화암, 연암, 경암의 순서로 라이닝 진동속도가 더 커지는 결과를 보였지만, 이격되는 거리가 직경의 3.5배의 경우는 지반과 무관해지는 경우를 보였다. 진동규제속도인 1 cm/sec를 만족하는 발파위치 포락선 분석결과 전반적으로 지반특성이나, 심도의 차이에도 그 영향은 현저하지 않음을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권5호
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• pp.394-405
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• 2011

본 연구에서는 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 역학적 변형 및 누출 거동의 복합거동을 파악할 목적으로 비등온 다상다성분 유체유동 및 역학적 거동의 연계해석이 가능한 TOUGH-FLAC 해석을 실시하였다. 지하압축공기에너지 저장 공동의 초기 및 장기 운영 과정에서 고압 압축공기 인입 입출에 따른 콘크리트 라이닝 내부에 발생하는 응력 양상을 살펴보고 저장공동 내부 압력 및 온도 변화를 파악함으로써 기밀성능을 평가하였다. 최대 저장공동 운영압력 8 MPa 조건에서 콘크리트 라이닝 내부에서는 공기침투압에 의한 유효응력의 감소와 접선방향의 인장응력의 증가에 따라 인장균열이 발생할 수 있음을 확인하였다. 콘크리트 라이닝 내부의 인장균열 발생에 따른 투과특성 증가 모델을 이용한 해석 결과, 저장공동 천정부 및 측벽부 일부에서 인장파괴가 발생하여 이들 영역에서의 투과계수는 초기 $10{\times}10^{-20}m^2$에서 $5.0{\times}10^{-13}m^2$까지 증가하였다. 한편, 콘크리트 라이닝 내부 인장균열 발생 및 투과특성 증가에도 불구하고 저장공동 내부 압축공기 압력은 주변 암반의 기밀성능으로 인해 일정하게 유지되고 공기누출량은 일일주입량의 0.02%에도 못 미쳐 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.329-336
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• 2008

도심지 생활 편의를 위한 효율적인 교통 네트워크가 요구되고 있다. 그러나 과밀한 교통 네트워크는 교통체증은 물론 지반환경에 좋지 않은 영향을 주고 있어 터널 및 지하공간에 대한 효율적인 사용과 개발이 요구된다. 지난 20년간 전세계에서 많은 터널 화재사고가 발생하였으며, 그 결과 인명 및 구조물 피해는 물론 경제적으로 큰 손실을 초래하였다. 산악터널의 경우에는 화재 발생에 따른 터널 라이닝의 손상이 터널 안전성에 큰 영향을 주지는 않을 것이다. 그러나, 쉴드터널, 침매터널, 개착터널의 콘크리트 라이닝은 구조부재로 사용되는 관계로 화재 발생이 터널 붕괴로 이어지는 위험성을 안고 있다. 본 연구의 목적은 새롭게 개발된 시멘트계 내화재료로 피복된 터널 철근 콘크리트 라이닝의 내화성능을 평가하기 위함이다. 콘크리트 라이닝 시편을 대상으로 독일의 RABT 내화곡선(최고온도 $1,200^{\circ}C$), 네델란드의 RWS 내화곡선(최고온도 $1,350^{\circ}C$)을 이용하여 실험을 실시하였으며, 그 결과 RABT 내화곡선 하에서는 30mm의 내화피복만으로도 우수한 내화성능을 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.143-147
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• 2013

지열 에너지는 지구에 저장된 활용하기 쉬운 재생에너지 이며, 열교환 배관 시스템을 통해 수집될 수 있다. 본 연구에서는 터널 주변 라이닝에 지열 에너지를 포집할 수 있는 열교환 파이프 루프를 간편하게 설치할 수 있는 시스템을 개발하였다. 터널 세그먼트에 결합된 열 교환 파이프 루프 시스템은 수송 유체 순환을 통해, 지중 주변의 열을 인근 구조물 또는 지역의 냉난방 열원으로 사용할 수 있다. 터널 세그먼트에 통합 연결된 열 교환 파이프 루프 시스템을 에너지 라이닝 세그먼트(Energy Lining Segment)이라고 명하도록 하겠다. 유럽에서는 터널 라이닝에 열 교환 파이프 루프 시스템을 통합한 수차례의 사례가 있다. 본 연구에서는 에너지 라이닝 세그먼트에 대한 적용성 평가를 위해, 독일 사례와 유럽 도시에 적용된 사례를 조사해 보았다. 또한, 에너지 라이닝 세그먼트의 열 전도특성을 파악하기 위해, 전산유체해석(CFD)을 수행해 보았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.319-332
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• 2002

국내 조적식 철도터널의 라이닝은 적벽돌이나 화강암의 석재블럭 또는 석축으로 구성되어 있다. 조적식라이닝은 지진하중에 대한 고려가 없이 시공이 되어 있어 지진시 거동에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철도터널내 조적식 라이닝에 대한 물성평가 및 내진 해석기법을 개발하여 내진성능을 평가할 수 있도록 하였다. 적벽돌 조적식 라이닝은 배열이 지반조건에 따라 3~5층으로 구성 되어 있으며 벽돌과 벽돌은 모르터로 부착이 되어 있다. 본 연구에서는 조적식 라이닝의 거동분석 및 내진성능 평가를 위해 적벽돌, 횡줄눈, 종줄눈과 배면줄 눈을 각각 고려한 모형을 개발하였다. 내진해석은 구조물의 고유주기 뿐만 아니라, 지반과의 상호 작용을 고려한 전체계의 주기 등을 고려하는 응답스펙트럼해석을 실시하였다. 또한 라이닝과 지반조건변화에 따른 거동을 분석하고, 보강공법에 따른 거동을 분석하여 합리적인 보강공법을 유도하였다.