• Geomechanics and Engineering
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• 제33권5호
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• pp.439-451
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• 2023

The construction of shield tunnelling in urban sites is facing serious risks from complex and changeable underground conditions. Construction problems in the sand-clay mixed ground have been more reported in recent decades for its poor control of soil loss in tunnel face, ground settlement and supporting pressure. Since the limitations of observation methods, the conventional physical modelling experiments normally simplify the tunnelling to a plane strain situation whose results are not reliable in mixed ground cases which exhibit more complicated responses. We propose a new method for the study of the mixed ground tunnel through which mixed lays are simulated with transparent soil surrogates exhibiting different mechanical properties. An experimental framework for the transparent soil modelling of the mixed ground tunnel was established incorporated with the self-developed digital image correlation system (PhotoInfor). To understand better the response of face stability, ground deformation, settlement and supporting phenomenon to tunnelling excavation in the sand-clay mixed ground, a series of case studies were carried out comparing the results from cases subjected to different buried depths and mixed phenomenon. The results indicate that the deformation mode, settlement and supporting phenomenon vary with the mixed phenomenon and buried depth. Moreover, a stratigraphic effect exists that the ground movement around mixed face reveals a notable difference.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.135-148
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• 2013

최근 도로터널은 장대화되고 있으며 도심지 등의 장대 대심도 도로터널의 계획이 추진되고 있다. 이러한 장대, 대심도 터널 굴착공법은 NATM과 TBM 공법 등이 있으며 유럽에서는 약 80%, 기타 선진국에서도 약 30%의 교통터널에서 Shield TBM 공법을 적용하고 있다. 하지만 국내에서는 대부분의 장비가 외국에서 고가에 수입되고 있어 국내의 TBM 터널 보급률이 상당히 낮아 NATM 굴착방식이 보편적으로 적용되고 있는 실정이다. TBM 터널의 보급을 늘리기 위해서는 TBM 장비의 국내 수급을 통한 경제성의 확보가 필요하며 이를 위해 표준화된 TBM 구경의 선정이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도로터널의 표준화된 TBM 최적단면 선정을 위해 교통량에 따라 차로수의 규모 및 내부형상(단층 혹은 복층), 환기방식에 따른 TBM 굴착 내공단면을 활용 방안 등을 검토하여 최적 단면의 산출방안을 제시하고자 하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권1호
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• pp.679-684
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• 2023

현재 우리나라는 도심지 과밀도로 구조물과 인접하여 대규모, 대심도 굴착시공이 이루어지고 있다. 도심지에서의 인접굴착공사는 흙막이 구조물 및 지하구조물의 안전성 확보가 매우 중요하다. 이에 자동화계측 시스템을 도입하여 시설물에 대한 안전성을 관리하고 있다. 그러나 자동화계측 시스템 결과의 활용도는 매우 낮은 실정이다. 종래 평가기법은 측정된 데이터의 최댓값에만 의존하여, 이상 거동을 과대 평가할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 자동화계측 결과에 대한 분석기법을 개선하고자 한다. 시설물의 이상거동을 파악하기 위해 자동화계측 데이터 시계열 분석기법을 제시하였다. 또한 방대한 양의 데이터를 확률통계 분석기법을 적용하여 신뢰성 높은 결과를 도출하였다. 따라서 본 연구에서는 시설물의 방대한 양의 데이터를 처리할 수 있는 분석기법 및 평가기법을 개선하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권1호
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• pp.559-563
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• 2024

현재 우리나라는 도심지 과밀도로 구조물과 인접하여 대규모, 대심도 굴착시공이 이루어지고 있다. 도심지에서의 인접굴착공사는 흙막이 구조물 및 지하구조물의 안전성 확보가 매우 중요하다. 이에 자동화계측 시스템을 도입하여 지하철 터널 구조물에 대한 안전성을 관리하고 있다. 그러나 자동화계측 시스템 결과의 활용도는 매우 낮은 실정이다. 기존 평가기법은 측정된 데이터의 최댓값에만 의존하여, 이상 거동을 과대평가할 수 있는 기법이다. 이에 본 연구에서는 방대한 양의 자동화계측 데이터를 정량적으로 평가할 수 있는 기법인 가우시안 확률밀도함수 분석기법을 이용하여 분석하였다. 방대한 양의 데이터를 확률통계 분석비법을 적용하여 신뢰성 높은 결과를 도출하였다. 따라서 본 연구에서는 방대한 양의 데이터를 처리할 수 있는 기법을 이용하여 인접굴착공사에 따른 지하철 터널 구조물의 안전성 평가를 수행하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1046-1053
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• 2006

In the large scale recent reclaiming works performed within the wide spatial boundary, evaluation of long-term consolidation settlement and residual settlement of the whole construction area is sometimes made with the results of the limited ground investigation and measurement. Then the reliability of evaluation has limitations due to the spatial uncertainty. Additionally, in case of large scale deep excavation works such as urban subway construction, there are a lot of hazardous elements to threaten the safety of underground pipes or adjacent structures. Therefore it is necessary to introduce a damage prediction system of adjacent structures and others. For the more accurate analysis of monitoring information in the wide spatial boundary works and large scale urban deep excavations, it is necessary to perform statistical and spatial analysis considering the geographical spatial effect of ground and monitoring information in stead of using diagrammatization method based on a time-series data expression that is traditionally used. And also it is necessary that enormous ground information and measurement data, digital maps are accumulated in a database, and they are controlled in a integrating system. On the abovementioned point of view, we developed Geomonitor 2.0, an Internet based real time monitoring program with a new concept by adding GIS and geo-statistical analysis method to the existing real time integrated measurement system that is already developed and under useful use. The new program enables the spatial analysis and database of monitoring data and ground information, and helps the construction- related persons make a quick and accurate decision for the economical and safe construction.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.367-378
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• 2018

연구목적: 본 연구는 국내 도심지 굴착시 흔히 마주치는 암반을 포함한 다층토 지반에서 앵커지지 흙막이 구조물의 합리적인 안전관리방법에 대해 서술하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 흙막이 굴착공사의 붕괴사례 현장으로부터 수집한 현장 계측자료를 바탕으로 깊은 굴착시 앵커지지 흙막이벽체의 수평변위속도 관점에서 흙막이 구조물의 안전관리방법에 대해 접근하였다. 연구결과: 붕괴구간의 흙막이벽체 평균 최대수평변위속도는 굴토완료 이후에 뚜렷하게 증가하는 추세를 보였다. 특히, 암반 불연속면을 따라 발생하는 슬라이딩에 의한 흙막이 구조물 붕괴는 비교적 짧은 시간에 상당히 큰 변위속도를 나타냈다. 결론: 본 연구를 통해 굴착공사중 흙막이 구조물 붕괴 사고를 사전에 예측하고 예방하기 위해 국내 현장에서 일반적으로 적용되어온 수평변위에 의한 정량적인 관리기준보다는 수평 변위속도에 의한 안전관리기준의 활용은 흙막이 굴착공사의 안전성을 판단하는데 훨씬 합리적인 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권2호
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• pp.113-131
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• 2022

A rockburst is a common disaster in deep-tunnel excavation engineering, especially for high-geostress areas. An anomalously low friction effect is one of the most important inducements of rockbursts. To elucidate the correlation between an anomalously low friction effect and a rockburst, we establish a two-dimensional prediction model that considers the discontinuous structure of a rock mass. The degree of freedom of the rotation angle is introduced, thus the motion equations of the blocks under the influence of a transient disturbing force are acquired according to the interactions of the blocks. Based on the two-dimensional discontinuous block model of deep rock mass, a rockburst prediction model is established, and the initiation process of ultra-low friction rockburst is analyzed. In addition, the intensity of a rockburst, including the location, depth, area, and velocity of ejection fragments, can be determined quantitatively using the proposed prediction model. Then, through a specific example, the effects of geomechanical parameters such as the different principal stress ratios, the material properties, a dip of principal stress on the occurrence form and range of rockburst are analyzed. The results indicate that under dynamic disturbance, stress variation on the structural surface in a deep rock mass may directly give rise to a rockburst. The formation of rockburst is characterized by three stages: the appearance of cracks that result from the tension or compression failure of the deformation block, the transformation of strain energy of rock blocks to kinetic energy, and the ejection of some of the free blocks from the surrounding rock mass. Finally, the two-dimensional rockburst prediction model is applied to the construction drainage tunnel project of Jinping II hydropower station. Through the comparison with the field measured rockburst data and UDEC simulation results, it shows that the model in this paper is in good agreement with the actual working conditions, which verifies the accuracy of the model in this paper.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권6호
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• pp.693-707
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• 2019

This paper proposes an integrated safety assessment method that can take multiple sources data into consideration based on a data fusion approach. Data cleaning using the Kalman filter method (KF) was conducted first for monitoring data from each sensor. The inclination data from the four tilt sensors of the same monitoring section have been associated to synchronize in time. Secondly, the finite element method (FEM) model was established to physically correlate the external forces with various structural responses of the shield tunnel, including the measured inclination. Response surface method (RSM) was adopted to express the relationship between external forces and the structural responses. Then, the external forces were updated based on the in situ monitoring data from tilt sensors using the extended Kalman filter method (EKF). Finally, mechanics parameters of the tunnel lining were estimated based on the updated data to make an integrated safety assessment. An application example of the proposed method was presented for an urban tunnel during a nearby deep excavation with multiple source monitoring plans. The change of tunnel convergence, bolt stress and segment internal forces can also be calculated based on the real time deformation monitoring of the shield tunnel. The proposed method was verified by predicting the data using the other three sensors in the same section. The correlation among different monitoring data has been discussed before the conclusion was drawn.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.657-669
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• 2018

최근 복잡한 도심지 개발이 포화상태에 이르러 지하공간 개발에 많은 관심이 집중되고 있으며, 건물의 대형화 및 고층화로 지하공간의 활용도를 높이기 위해 대심도 굴착이 자주 발생하고 있다. 또한, 도심지 기존도로 하부로 지하철, 경전철 등이 건설되고 있어 대형건물 신축을 위한 흙막이 굴착 시 기존 지하구조물과 인접하여 주의를 요하는 사례가 자주 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 모형시험을 통해 흙막이벽체 강성과 터널 이격거리에 따른 흙막이벽체의 거동특성 및 인접한 터널의 거동을 파악하고자 하였다. 연구 결과, 흙막이벽의 변형은 벽체의 강성이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 버팀대에 작용하는 축력도 벽체의 강성에 따라 다른 양상을 보였다. 흙막이벽체의 강성이 작은 경우(2 mm) 버팀대 축력이 최대가 되는 지점은 벽체의 0.3H 부근에서 나타났고, 흙막이벽체의 강성이 큰 경우(5 mm)에는 벽체의 0.7H 부근에서 버팀대 축력이 최대로 나타났다. 또한, 터널 내공변위는 흙막이벽체와의 이격거리가 가까울수록, 벽체의 강성이 작을수록 뚜렷하게 발생하였으며 내공변위가 우측하부로 집중되는 경향을 보였다. 지반굴착에 따른 지표침하량은 터널과 흙막이벽체의 이격거리가 가까울수록 지표침하 영향범위가 감소하는 경향을 보였으며 이는 터널의 강성이 영향을 미친것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권1호
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• pp.685-690
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• 2023

도시의 인구증가 및 고밀화에 따라 기존 지하구조물에 인접하여 대심도 굴착 공사 물량이 증가하는 추세인 것으로 분석되었다. 현재 지하구조물 및 궤도는 외부요인에 의해 지하구조물의 손상이 다수 발생되는 실정이며 터널 내의 계측결과로 원인을 분석하여 예방차원이 아닌 사후처리에 대해서 측정을 하고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 공용중인 도시철도 선로와 인접한 굴착공사에 따른 구조물의 변형에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 또한 외적 요인으로 인해 지하구조물 및 궤도 손상 및 파괴가 발생하기 전 구조물의 변위를 머신러닝 기법을 통해 구조물의 안전성을 평가하고자 한다. 분석결과, 분석한 데이터세트에서 구조물관리기준치에 도달하는 시간을 예측하기에 적합한 모델은 다항회귀 머신러닝 알고리즘인 것으로 분석되었다. 그러나 본 연구에서 적용한 자동화계측 데이터에 한정될 수 있으므로 추가적으로 구조물 조건의 다양성과 데이터양을 늘리는 향후 연구가 필요하다.