• 터널과지하공간
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• 제3권1호
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• pp.40-49
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• 1993

In this study, the indirect estimation method of the support load which is based upon the integrated measuring technique suggested by Kovari was applied to the calculation of support load in the mine roadway. Four test supports were installed in the area where they had to be replaed. Two of those were GI-130 rigid supports and the others were U-26 yieldable supports. The vibrating wire strain gages which were attached inpairs on the steel arch support were used to provide an accurate measurement. Bending moments and normal forces obtained from strain gage pairs were used to calculate the support load. This method was also verified by laboratory bending tests. The results obtained from the back-calculction method showed relatively good agreement with the measured convergence for each crossection.

• 터널과지하공간
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• 제7권3호
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• pp.208-220
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• 1997

To asses the stability of structure around shaft during the excavation of -300 ml hopper room at 2nd shaft in Jangsung mine, some measurements were made with blast monitoring, stressmeter, extensometer and inclinometers. Instrumentations proved to be reliable and data were montiored over six month period. Stressmeters were set at the points of wall and arch of inset gang(level). Induced stresses were measured with the magnitude of 2.81 kgf/$\textrm{cm}^2$(tensile stress) and -4.45kgf/$\textrm{cm}^2$(compressive stress) respectively. These values were converged after two months. The magnitude of axial force in rock bolt was measured with 1.98 ton between the points of M2(2.25m) and M3(1.5 m) but this value was assumed within allowable level. Maximum displacement was also measured with 2 mm at the dephs of 12m from surface. But this value belongs within guide level.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.57-70
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• 2009

UAM(Umbrella Arch Method)의 효과 및 역학적 보강메커니즘에 대한 연구는 국내외에서 수치해석 및 실험 등을 통하여 상당한 진척이 이루어졌으나 실제 설계 및 적용에 있어서는 아직도 3차원 해석의 해석시간과 복잡성 등의 제약 때문에 UAM의 보강영역과 지반과의 환산물성을 이용하는 정량적이지 못한 2차원해석이 주로 사용되고 있다. 이러한 이유로 합리적, 이론적, 정량적이면서도 손쉽게 수행할 수 있는 설계 및 해석기법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 UAM의 보강효과가 미치는 범위를 파악하고 그라우팅 전 후의 강관저변지반 물성변화를 파악하기 위하여 연직방향의 UAM 현장실험 및 실내시험을 수행하였다. 풍화토, 풍화암 지반에 UAM 적용시 그라우트의 주입에 의한 주변지반의 물성치 증가는 미미하며, 강관외부와 천공구경 사이의 공간 및 강관내부에 형성된 시멘트구근과 강관으 강성만이 지반보강 효과에 기여한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과와 내공변위제어법(CCM; Convergence Confinement Method) 개념을 바탕으로, 2차원 축대칭해석을 실시하여 막장효과, UAM효과와 지보재효과를 종단변위곡선(LDP)으로 나타내었다. 또한, 2차원 평면변형률 해석시 UAM의 지보효과를 내압의 크기로 변환하여 이를 고려하는 하중분담법을 제안하였다. 이 방법과 기존의 등가환산물성을 적용하는 해석을 비교한 결과, 지반조건, 터널의 심도 및 크기, 강관조건, 초기응력상태 등에 따라 차이가 있지만, 기존의 해석방법에서의 변위량이 새로운 방법에 비해 더 크게 발생하는 것으로 나타나, UAM의 종방향 빔 지지효과를 제대로 평가하지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.149-158
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• 2011

최근 장기 부식 등 일반적인 건설재료의 문제점을 보완할 수 있는 대체 재료로서, 섬유강화 복합재료의 활용이 증대되고 있다. 하지만 일반적으로 선형의 섬유강화 복합재료를 아치형인 터널구조물의 부재로서 활용하는 데는 많은 문제점이 대두된다. 본 연구에서는 FRP 복합부재의 거동특성 파악을 위한 수치해석적 사전검토 연구를 토대로, 터널 지보구조물로서 활용성 분석을 위한 FRP와 콘크리트 합성부재에 대한 하중재하 실험을 수행하였다. 또한 역학적 거동분석을 위하여 동일 조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 하중재하 실험 및 수치해석결과, FRP와 콘크리트 합성부재는 두 부재 계면의 휨 인장에 의한 전단거동에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제28권2호
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• pp.142-155
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• 2018

${\bigcirc}{\bigcirc}$광산은 광체주변에 미고결된 층서가 불규칙하게 발달되어 있다. 본 연구는 효율적인 루프볼트(roof bolt) 시공을 위하여 불규칙한 층서의 두께를 체계적으로 배열하고 이에 대응하는 지보시스템을 제시한 것이다. 층서별 두께를 조합한 81개의 경우의 수를 강건설계에 의하여 9개의 사례로 한정하여 지보설계를 하였다. 각 사례에 대하여 천반하중으로 작용할 수 있는 하중고를 층서의 특성과 RMR에 의하여 결정하였다. 하중고에 의한 하중범위를 블록형상과 아치형상으로 가정하여 계산하였다. 두 방법의 평균하중으로 루프볼트의 지보력을 감안한 지보설계를 하였다. 지보설계에 대한 수치해석 결과 케이블 볼트는 선단정착 방식보다 전면접착 방식이 천반유지에 더 효과적인 것으로 분석되었다. 시공결과 천반의 컨트롤은 가능하였으나 갱도측벽의 변형으로 천반 전체가 하부로 조금씩 침강하는 현상을 보였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.163-170
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• 2000

절리가 발달한 암반의 거동 특성을 효율적으로 모델링 할 수 있는 수치해석 방법으로서 널리 알려진 개별요소법은 서로 다른 알고리즘에 기초하여 개발된 두 가지 형태의 수치해석 방법으로 발전해 왔다. 본 논문에서는 Plesha 등에 의해 개발된 implicit알고리즘에 기초한 NURBM과 저자에 의해 개발된 explicit 알고리즘에 기초한 CBLOCK을 이용하여 불연속체 암반의 기초적인 거동 특성을 수치해석적으로 고찰하고 모델링상의 문제점들을 비교 분석하였다. CBLOCK 계산 결과에 의하면 절리의 수직 및 접선 강성비는 절리 분포에 따라 불연속체 암반의 안정성을 좌우하는 중요한 지수로서 사용될 수 있는 것으로 나타나고 있으나 NURBM 제산은 상이한 결과를 보였다. 또한 구조물의 안정성과 국부적인 파괴 거동의 해석에서 두 방법이 상이한 결과를 가져올 수 있는 것으로 나타났고 이는 수치해석적 모델링의 제약적 요소로 작용할 수 있음을 보여 주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.133-144
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• 2004

NATM터널 시공 중 강관이나 FRP관을 이용하여 터널 막장을 선행보강하는 방법은 RPUM이나 UAM 등으로 알려져 있으며, 얕은 터널 및 연약지반내 터널 굴착 시 굴진면의 안정성을 확보해주거나 지반 침하를 감소시켜주는 역할을 한다. 특히 굴진지반이 연약하여 자립이 어려운 경우 최근에는 굴진면 천단뿐 아니라 굴진면 수평보강을 실시하여 굴착에 따른 터널안정을 확보하게 된다. 일반적으로 터널굴착이 진행됨에 따라 굴진면 전후에는 종방향 아칭현상이 발생하며 이는 NATM 터널 지보재 작용원리의 근간이 된다. 따라서 터널 천단과 굴진면 수평보강을 실시하는 경우도 굴진에 따른 종방향 아칭의 관점에서 해석되어야 하나 이에 대한 연구는 현재까지 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 토사터널 굴진면에 RPUM(천단보강)이나 굴진면 수평보강이 실시된 경우, 종방향 아칭특성을 2차원 실내시험을 통해 살펴보았다. 실험결과, 연직토압의 변화를 토대로 한 종방향아칭 영향범위는 무보강의 경우 굴진면 전${\cdot}$후방으로 각각 2.5D와 1.5D(D는 터널직경), 천단보강 및 수평보강의 경우 2.0D와 1.5D, 천단과 수평보강이 동시에 적용된 경우는 2.0D와 1.0D까지로 측정되어 굴진면 보강에 따라 아칭의 영향범위가 감소함을 알 수 있었다. 반면 연직토압의 변화량은 굴진면 보강에 따라 증가하는 것으로 나타나 역학적으로 천단 및 수평보강재가 터널의 안정에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.187-199
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• 2013

강관보강다단 그라우팅은 터널공사에 널리 적용되는 공법으로, 터널지반의 안정성 증대 및 차수효과를 얻을 수 있다. 본 연구의 목적은 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅의 건전도 평가 기법을 제시하고, 현장 적용성을 평가하는 것이다. 강관의 그라우팅 충진률에 따른 주파수 변화를 파악하기 위해 실내실험 (자유구속조건 및 지중근입조건)을 수행하였으며, 건전도 평가시스템의 현장 적용성을 검증하기 위해 현장실험을 수행하였다. 강관의 두부를 해머로 타격하여 유도초음파가 발생되며, 발생된 유도초음파는 선단에서 반사되어 두부로 되돌아 온다. 반사된 유도초음파는 두부에 설치된 AE센서에 의해 수신된다. 강관보강다단 그라우팅의 건전도 평가 모델은 충진률 25 %, 50 %, 75 %, 100 %로 제작되었으며, 자유구속조건 및 지중근입조건의 실내실험으로 수행되었다. 신호처리를 위해 고속 푸리에 변환과 웨이브렛 변환을 수행하였다. 실내실험 결과, 유도초음파의 전파속도 변화는 크지 않았으나, 그라우팅 충진률에 따른 주 주파수의 변화가 뚜렷하게 나타났다. 강관보강다단 그라우팅의 충진률이 증가할수록 반사파의 주 주파수의 크기가 감소했다. 현장실험은 이미 설치된 강관보강다단 그라우팅에 대해 수행되었으며, 실내실험과 동일한 기법으로 분석하였다. 현장 조건의 실험체에서도 유도초음파의 반사파를 쉽게 수집할 수 있었으며, 이에 대한 주파수 영역에 대한 분석도 가능했다. 본 연구의 결과는 유도초음파를 이용한 주파수 분석 기법은 강관보강다단 그라우팅 건전도 평가에 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.103-113
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• 2023

This study focused on understanding the relationship between the design of a tunnel boring machine disc cutter ring and its rock-breaking efficiency, as well as the applicable conditions of different cutter ring types. The discrete element method was used to establish a numerical model of the rock-breaking process using disc cutters with different ring types to reveal the development of rock damage cracks and variation in cutter penetration load. The calculation results indicate that a sharp-edged (V-shaped) disc cutter penetrates a rock mass to a given depth with the lowest load, resulting in more intermediate cracks and few lateral cracks, which leads to difficulty in crack combination. Furthermore, the poor wear resistance of a conventional V-shaped cutter can lead to an exponential increase in the penetration load after cutter ring wear. In contrast, constant-cross-section (CCS) disc cutters have the highest quantity of crack extensions after penetrating rock, but also require the highest penetration loads. An arch-edged (U-shaped) disc cutter is more moderate than the aforementioned types with sufficient intermediate and lateral crack propagation after cutting into rock under a suitable penetration load. Additionally, we found that the cutter ring wedge angle and edge width heavily influence cutter rock-breaking efficiency and that a disc cutter with a 16 to 22 mm edge width and 20° to 30° wedge angle exhibits high performance. Compared to V-shaped and U-shaped cutters, the CCS cutter is more suitable for soft or medium-strength rocks, where the penetration load is relatively small. Additionally, two typical case studies were selected to verify that replacing a CCS cutter with a U-shaped or optimized V-shaped disc cutter can increase cutting efficiency when encountering hard rocks.