• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1480-1487
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• 2012

최근, 국내 탄광의 안전성이 향상되고 있으나 사고는 꾸준히 발생하고 있다. 대부분의 터널 지보는 I빔과 I빔을 연결하는 이음판 부분에서 지압을 견디지 못하고 파손이 발생한다. XX 탄광의 경우, 터널지보의 아치부가 일반적인 굽힘 거동이 아닌, 위쪽 방향으로 굽힘이 발생하고 있다. 이러한 경우는 터널지보에 수직하중 이외에 수평하중이 과대하게 작용하는 경우로 볼 수 있으며 이러한 수평하중은 지하암반의 급격한 변화에 의한 암반의 이완범위의 증가나 지하수의 누출 등으로 인한 수리학적인 요인 등의 복합적인 문제가 작용하여 나타난다. 따라서 본 연구에서는 위쪽 방향으로 굽힘을 일으키는 수평하중의 크기를 추정하기 위하여 실험계획법과 최적화 알고리듬을 적용하여 터널지보의 굽힘거동을 규명하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권2호
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• pp.153-164
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• 2020

Tunnel excavation in shallow soft ground conditions of urban areas experiences inevitable surface settlements that threaten the stability of nearby infrastructures. Surface settlements during shield TBM tunneling are related to a number of factors including geotechnical conditions, tunnel geometry and excavation methods. In this paper, a database collected from a construction section of Hong Kong subway was used to analyze the correlation of settlement-inducing factors and surface settlements monitored at different locations of a transverse trough. The Pearson correlation analysis result revealed a correlation between the factors in consideration. Factors such as the face pressure, advance speed, thrust force, cutter torque, twin tunnel distance and ground water level presented a modest correlation with the surface settlement, while no significant trends between the other factors and the surface settlements were observed. It can be concluded that an integrated effect of the settlement-inducing factors should be related to the magnitude of surface settlements.

• Wind and Structures
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• 제20권4호
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• pp.579-607
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• 2015

A Combination Random Flow Generation (CRFG) technique for obtaining the fluctuating inflow boundary conditions for Large Eddy Simulation (LES) is proposed. The CRFG technique was developed by combining the typical RFG technique with a novel calculation of k and ${\varepsilon}$ to estimate the length- and time-scales (l, ${\tau}$) of the target fluctuating turbulence field used as the inflow boundary conditions. Through comparatively analyzing the CRFG technique and other existing numerical/experimental results, the CRFG technique was verified for the generation of turbulent wind velocity fields with prescribed turbulent statistics. Using the turbulent velocity fluctuations generated by the CRFG technique, a series of LESs were conducted to investigate the wind flow around S-, R-, L- and U-shaped building models. As the pressures of the models were also measured in wind tunnel tests, the validity of the LES, and the effectiveness of the inflow boundary generated by the CRFG techniques were evaluated through comparing the simulation results to the wind tunnel measurements. The comparison showed that the LES accurately and reliably simulates the wind-induced pressure distributions on the building surfaces, which indirectly validates the CRFG technique in generating realistic fluctuating wind velocities for use in the LES. In addition to the pressure distribution, the LES results were investigated in terms of wind velocity profiles around the building models to reveal the wind flow dynamics around bluff bodies. The LES results quantitatively showed the decay of the bluff body influence when the flow moves away from the building model.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.383-392
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• 2015

해저터널 건설 중 터널 굴착면 전방에 존재하는 고수압 조건의 함수대 (또는 포화상태의 파쇄대)의 상태를 정확히 예측하는 것은 터널 안전시공의 핵심적인 요소이다. 이 연구는 해저터널 굴착면에서 전방지반의 상태를 예측하기 위해 유도분극(Induced Polarization, IP) 탐사의 활용 가능성을 입증하였다. 모래지반에서의 충전성(chargeability)을 산정하기 위해 간극모델을 제안하고, 충전성과 이에 영향을 미치는 변수들 사이의 관계식을 유도하였다. 관계식을 사용하여 매개변수 분석을 실시하였으며 그 결과 입자 사이의 간극 중 좁은 간극($r_1$)의 크기와 간극수의 염도가 충전성에 가장 큰 영향을 미쳤다. 또한, 실내실험으로 유도분극 현상에 영향을 미치는 지반조건을 파악하기 위해 간극수의 염도와 파쇄대의 두께 변화 그리고 가우지(gouge) 존재 여부에 따른 충전성과 전기비저항의 변화 추이를 규명하고자 하였다. 그 결과 파쇄대의 절리 사이에 가우지가 충진된 경우, 해수조건에서도 충전성이 높게 나타났다. 이는 가우지가 좁은 간극($r_1$)의 크기를 감소시키기 때문이라고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.49-57
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• 2008

라이닝 작용수압과 유입량은 지하수 수위 아래 혹은 하 해저터널 설계시 중요하게 고려되어야할 수리요소이다. 이 요소들은 수심, 심도, 수리경계조건의 영향을 받는다. 본 논문에서는 각 설계요소가 라이닝하중과 유입량에 미치는 영향을 수치해석적 도구를 이용하여 살펴보았다. 수심영향해석은 심도 30 m에 건설된 마제형 터널에 대하여 수심과 라이닝/지반 상대투수계수 비를 다양하게 변화시켜 조사하였고, 심도영향 해석은 수심 60 m의 터널에 대하여 심도 및 라이닝/지반 상대투수계수 비를 변화시켜 해석하였다. 해석결과 수리경계조건과 상관없이 수심 및 심도가 증가함에 따라 지반하중이 증가하였다. 이는 배수터널은 침투력의 영향으로, 비배수 터널은 정수압의 영향으로 수두가 증가함에 따라 지반하중이 증가함을 보여준 것이다. 수심, 심도의 증가에 따라 유입량은 선형적으로 증가하였으며, 라이닝/지반 상대투수계수비와 유입량관계는 펼쳐진 S자 곡선(stretched S-curve)형태로 나타남을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.195-212
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• 2017

운영 중 해저 터널의 안정성 평가에 응력, 수압 그리고 라이닝 및 주변지반의 강성 열화 등과 같은 다양한 계측 정보를 사용해서 역해석하면, 효율적인 오차율 이내의 결과를 획득할 수 있다. 선행 연구에서 검증된 차분진화 알고리즘 기반의 역해석 수행 시 FLAC3D 등 범용 지반해석 프로그램을 사용했지만, 상대적으로 해석시간이 오래 걸리고, 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로, 본 연구에서는 상대적으로 해석시간이 짧게 소요되는 beam-spring 모델 기반의 FEM solver를 도입하였다. 원형 터널 단면의 구조해석이 가능한 beam-spring 프로그램을 Python 언어로 개발하여, 기구축된 차분진화 알고리즘과 결합하였다. 계측 데이터로부터 실시간에 가깝게 운영 중 터널의 안정성 평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제26권3호
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• pp.383-397
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• 2012

In this study, a System Dynamics (SD) simulation model for the efficient operations of an industrial water supply system was developed by investigating the feedback loop mechanisms involved in the operations of the system. The system was modeled so that as demand is determined the water supply quantity of intake pumping stations and dams are allocated. The main feedback loop showed that many variables such as the combinations of pump operation, unit electric power(kWh/$m^3$), unit electric power costs(won/$m^3$), water level of water way tunnel, suction pressure and discharge of pumping station, and tank and service reservoir water level had causal effects and produced results depending on their causal relationship. The configurations of the model included an intake pumping station model, water way tunnel model, pumping station model (including the tank and service reservoir water level control model), and unit electric power model. The model was verified using the data from the case study industrial water supply system that consisted of a water treatment plant, two pumping stations and four dams with an annual energy costs of 5 billion won. It was shown that the electric power costs could have been saved 7~26% during the past six years if the operations had been based on the findings of this study.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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• pp.169-178
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• 2006

The pumped-storage power system is the one of the hydroelectric power systems, generating electricity with hydraulic head difference. In this system, the electricity is produced during the hours of peak demand by using water that has been pumped into an upper reservoir from a lower reservoir during the hours of low demand. Generally, the system consists of an under-ground power house and tunnels such as the headrace, pressure, and tailrace tunnels. The Chungsong pumped-storage power station is the sixth one In the pumped-storage power station in Korea. Both the regional self-government and the population of chungsong -Goon had made a great effort to draw this power station construction into this area. The proposed Chungsong pumped-power station construction project was accepted by the central government as a part of the national electricity plan for the first time in Korea.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.251-265
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• 1995

One of the most important matters in stress measurement by hydraulic fracturing technique is the determination of the breakdown pressure, reopening pressure, and shut-in pressure, since these values are the basic input data for the calculation of the in-situ stress. The control of the fracture propagation is also important when the hydraulic fracturing technique is applied to the development of groundwater system, geothermal energy, oil, and natural gas. In this study, a laboratory scale hydraulic fracturing device was built and a series of model tests were conducted with cube blocks of Machon gabbro. A new method called 'flatjack method' was adopted to determine shut-in pressure. The initial stress calculated from the shut-in pressure measured by flatjack method showed much higher accuracy than the stress determined by the conventional method. The dependency of the direction of fracture propagation on the state of the initial stresses was measured by introducin g artificial slots in the borehole made by water jet system. Numerical modeling by BEM was also performed to simulate the fracture propagation process. Both results form numerical and laboratory tests showed good agreement. From this study which provides the extensive results on the determination of shut-in pressure and the control of fracture propagation which are the critical issue in the recent hydraulic fracturing, it is conclued that in-situ stress measurement and the control of fracture propagation could be achived more accurately.

• 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.