• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.528-546
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• 2018

국내외 터널공사에서 TBM의 적용사례가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 도심지터널과 하 해저터널의 시공에서 TBM 굴착 공법은 발파공법에 비해 여러 장점을 가지므로 우선적으로 고려되는 경우가 많다. 도심지와 하 해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 지질특성으로 인한 지반보강과 지반개량을 필수적으로 고려하여야 한다. 터널공사에서 지반 보강 및 개량 공법으로 그라우팅 공법이 널리 활용되고 있다. TBM 공법이 가지는 고속굴진, 굴진안정성, 환경피해 최소화 등 장점을 극대화하기 위해서 특수지반 조우 시 지반조건에 적합한 그라우팅재료와 공법을 선정하는 것이 공사비와 공기의 증가를 줄이는데 매우 중요하다. 하지만 현재까지 국내에서는 특수지반에 대한 보강 체계가 정립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 특수지반에서의 효율적인 시공을 위한 기초연구로서, 일반적인 암반 토사 지반조건 이외 특수지반에서 쉴드TBM 굴착 시 적용될 수 있는 그라우팅 공법에 대하여 고찰하였다. 또한 국내외에서 특수지반 쉴드TBM 시공사례로부터 지반조건에 따른 그라우팅 공법의 적용성을 분석하여 정리하였다. 향후 쉴드TBM을 적용한 터널 시공 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 재료와 공법을 선정하는데 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.19-32
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• 2011

터널 공사 중 많은 문제를 야기시킬 수 있는 불확실한 지반상태 및 터널 공법에 따른 여러 리스크를 최소화 할 수 있도록 전반적인 위험도 평가를 터널 설계 시 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 도심지 및 하저터널 구간의 터널공법으로 NATM 또는 쉴드 TBM 적용시 공법별 발생할 수 있는 리스크에 대하여 분석하였다. 우선 연구대상 지역의 주요 리스크 항목을 선정한 후 공법적용시 발생 가능한 리스크와 그 영향을 검토하고, 각각의 리스크 발생가능성과 터널공사에 미치는 위험도에 따라 정량적으로 등급화 하였다. 이러한 리스크 분석을 통하여 주요 위험도 영향을 고려한 공사비 및 공기분석을 수행하고 터널공법별 비교위험도를 평가하였다. 본 연구결과를 바탕으로 복합지반으로 구성된 도심지 대단면 터널에 대해 리스크 발생을 최소화 할 수 있는 안전하고 경제적인 터널공법을 선정하였다. 단, 본 연구는 국한된 지층 및 특별조건에서의 비교위험도를 평가한 결과임을 밝혀둔다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.745-756
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• 2022

도로터널은 입구와 출구를 제외한 모든 면이 막혀있는 반밀폐공간으로 화재가 발생할 경우 화재 연기는 화재로 인한 열부력과 터널 내 상시 존재하는 기류에 의해 종방향으로 확산하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 도로터널에는 연기의 이동방향을 제어하거나 화재지점에서 직접 배연함으로써 안전한 대피환경을 확보하고 신속한 구조 및 소화 활동을 위해 제연 설비를 설치하고 있다. 도심지에서는 인구 증가에 따른 교통량 증가로 인해 도심지 도로의 서비스 수준이 저하되어 극심한 정체현상이 빗어지고 있으며, 이에 대한 해결방안으로 도심지에 지하도로의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 수소연료전지차(FCEV)의 TPRD를 통한 수소 누출 시 화재가 발생하는 경우, 화재강도는 누출량에 의존하며, 최대 화재강도는 TPRD의 오리피스 직경에 따라 달라진다. 본 연구에서는 TPRD의 오리피스 직경 1.8 mm를 고려하여 최대 화재강도가 15 MW일 때, 소형차전용터널 내 차도 풍속과 대배기구의 개방 간격에 따른 화재연기의 확산거리에 대해 분석하였다. 그 결과, 터널 내 차도 풍속이 1.25 m/s 이하인 경우 터널 내 기류제어가 가능하였으며, 댐퍼 간격이 50 m, 100 m 인 경우 화재로부터 200 m 범위 이내에서 제연이 가능한 것으로 분석됐다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.469-478
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• 2023

도심지 대심도 터널은 자동차와 열차가 다니던 지상공간을 친환경적인 공원으로 시민에게 돌려주고, 지하는 복합적인 교통인프라 시설의 구축이 가능한 미래지향적인 건설방안이다. 하지만 일부 언론과 영화에서 터널공사는 지반침하, 붕괴 등의 재난의 대상으로 묘사하는 경우가 종종 있었다. 실제로 대부분의 도심지 대심도 터널공사 진행 과정에서 노선 부근 주민의 굴착 반대 민원으로 인해 사업추진에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 대심도 터널과 관련된 시민여론조사를 통해서 지하 공간개발에 대한 인식과 대심도 터널 공사에 대한 시민 우려사항을 파악하고 이해관계자의 손실보상에 대한 의견을 조사하였다. 대심도 터널공사와 관련된 현행법령을 검토하여 공사단계별 공공참여 가능성을 분석하고 지하공간의 보상과 관련된 구분지상권에 대하여 살펴보았다. 여론조사에서 시민이 우려하는 대심도 터널공사의 이슈사항이 현행기술로 해결 가능한 문제임을 파악하고 공공참여를 통해 터널공사의 안정성을 확신시키기 위한 제도적 개선 방향과 구분지상권 설정에 이해관계자의 협조를 증진하려는 개선방안을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.485-495
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• 2017

지하공간 개발은 인구증가로 인한 도심지의 지상공간 대형화로 발생되는 다양한 문제를 해결하기 위한 유용한 해결책이며, 그 중 터널은 지하공간 개발의 방법 중 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 터널 굴착에 따른 말뚝과 지반의 거동에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 말뚝의 축력 분포에 대한 연구는 아직까지 많이 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 느슨한 사질토 지반에서의 군말뚝 기초하부에 터널굴착으로 인한 지반의 거동 뿐만 아니라 각각의 말뚝의 축력분포를 실내모형시험을 통해 관찰하였다. 터널굴착을 모사하기 위해 체적손실율 개념을 적용하였으며, 말뚝과 지반의 파괴 메커니즘을 확인하기 위하여 일반적으로 사용하는 체적손실율(1~2%) 보다 큰 10%까지 단계별로 적용하였다. 실내모형시험 결과 체적손실율 1.5% 적용에 의해 급격한 축력감소가 발생하였으며, 말뚝의 침하량이 인접 지반의 침하량보다 1.2~4.7배 가량 더 큰 것으로 나타났다. 실내모형시험 중 근거리 사진계측 기법을 사용하여 체적손실율 1.5%일 때의 지중 거동을 정량적으로 분석하였으며, 실내모형시험 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.685-703
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• 2017

최근, 도심지에 초고층 아파트, 롯데월드타워와 같은 초고층빌딩의 수가 증가하면서 말뚝기초에 작용하는 풍하중, 지진하중, 토압 등 수평하중의 중요성이 높아지고 있다. 또한 도심지의 지상공간이 포화되면서 발생하는 다양한 문제를 해결하기 위하여 지하공간 개발은 유용한 해결책으로 언급되고 있다. 따라서 도심지 지하공간 개발에서 터널굴착에 대한 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝의 거동, 지하공간의 개발을 모사하는 터널굴착과 관련된 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되고 있다. 하지만, 수직하중과 수평하중을 받는 말뚝과 터널굴착으로 야기되는 상호거동에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 도심지의 상황을 반영하여 수직하중과 수평하중을 받는 기존 구조물 하부에 터널을 굴착함으로써 야기되는 말뚝의 거동을 실내모형시험, 근거리사진계측 및 수치해석을 통해 비교 및 분석하였다. 말뚝과 터널의 수평이격거리(0.0D, 1.0D, 2.0D: D = 터널직경)와 허용수평하중의 크기($0.34P_{ah}$, $0.67P_{ah}$, $P_{ah}$)에 따라 총 9 CASES로 분류하여 터널굴착에 따른 말뚝의 축력과 거동을 관찰하였다. 그 결과 말뚝과 터널의 수평이격거리가 가까울수록 말뚝은 터널 굴착의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었고 수평이격거리가 멀어질수록 터널굴착의 영향보다는 허용수평하중의 영향을 더 크게 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 수평이격거리가 증가하고 허용수평하중의 크기가 증가할수록($P_{ah}$) 말뚝 축력의 변화양상이 크게 발생하는 것을 알 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.61-77
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• 2019

밀집도가 높은 국내 기존 도심지를 대상으로 공동구를 새로이 계획할 경우에는 정량적 평가지표에 의한 타당성 평가시스템과 경제성 평가를 이용한 최적 설계용량 결정 등의 합리적인 의사결정 과정이 필요하다. 그러므로 이전 연구에서는 도심지 유형별 특성을 고려한 의사결정 계층구조를 구성하고 정량적 평가지표 항목에 대한 계층의사분석(AHP)을 통해서 개별 상위지표(3개) 부문과 하위지표(16개) 항목의 중요도 가중치를 제시하였다. 또한 도심지 공동구에 적합한 비용 편익 분석을 위해서 교통사고 감소효과, 차량소음 저감효과, 사회 경제적 손실 등의 3개 항목을 새로이 추가하여 10개의 편익 항목, 8개의 비용 항목을 고려한 경제성 평가방법이 제시되었다. 본 연구는 도로관리, 공공시설, 도시환경 부문의 하위 16개 평가지표의 중요도 가중치를 활용한 정량적 타당성 평가방법을 제시하고 서울시 주간선도로 123개 구간을 대상으로 타당성 평가를 실시하였다. 또한 타당성 평가결과와 경제성 평가결과를 비교하여 문제점을 분석하고 두 평가결과의 조합에 의한 종합평가 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시된 정량적 타당성 평가와 경제성 평가시스템의 로직을 프로그래밍하여 개발할 예정인 설계용량 최적화 프로그램은 도심지 공동구의 계획 및 설계 단계에서 활용되며 궁극적으로 도심지 공동구 활성화에 기여하게 될 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.556-563
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• 2005

Recently, it is used to join an building to an underground shopping-area in urban. When we construct Seo-Cho Complex building which is in Seoul, we also construct an underground passage to the Gangnam underground shopping-area. But it is difficult to excavate in the downtown area, because excavations induce traffic jam and public discontent. Considering safety, a confined area, settlements, we decided to use DSM(Divided Shield Method) which is based on messer shield. This paper will produce our experience and the results provide a useful guide in a connection tunnel

• 한국터널공학회:학술대회논문집
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• 한국터널공학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.77-86
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• 2005

In urban areas, new tunnel construction work is often taking place adjacent to existing piled foundations. In this case, careful assessment for the pile-soil-tunnel interaction is required. However, research on this topic has not been much reported, and currently only limited information is available. In this study, the complex pile-soil-tunnel interaction is investigated using the upper and lower bound methods based on kinematically possible failure mechanism and statically admissible stress field respectively. It is believed that the limit theorem is useful in understanding the complicated interaction behaviour mechanism and applicable to the pile-soil-tunnel interaction problem. The results are compared with numerical analysis. The material deformation patterns and strain data from the FE output are shown to compare well with the equivalent physical model tests. Admissible stress fields and the failure mechanisms are presented and used to develop upper and lower bound solutions to assess minimum support pressures within the tunnel.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권5호
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• pp.417-426
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• 2024

Shield tunneling method is widely used to build tunnels in complex geological environment. Stability control of tunnel face is the key to the safety of projects. To improve the excavation efficiency or perform equipment maintenance, the excavation chamber sometimes is not fully filled with support medium, which can reduce the load and increase tunneling speed while easily lead to ground collapse. Due to the high risk of the face failure under non-fully support mode, the tunnel face stability should be carefully evaluated. Whether compressive air is required for compensation and how much air pressure should be provided need to be determined accurately. Based on the upper bound theorem of limit analysis, a non-fully support rotational failure model is developed in this study. The failure mechanism of the model is verified by numerical simulation. It shows that increasing the density of supporting medium could significantly improve the stability of tunnel face while the increase of tunnel diameter would be unfavorable for the face stability. The critical support ratio is used to evaluate the face failure under the nonfully support mode, which could be an important index to determine whether the specific unsupported height could be allowed during shield tunneling. To avoid of face failure under the non-fully support mode, several charts are provided for the assessment of compressed air pressure, which could help engineers to determine the required air pressure for face stability.