하천제방의 건전도 평가를 위한 수치해석적 연구

정혁상(Jung Hyuksang),변요셉(Byun Yoseph),천병식(Chun Byungsik),최봉혁(Choi Bonghyuck),김진만(Kim Jinman) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.11

하천제방 건전도 평가에 대한 영향인자는 누수의 경우 제체, 기초를 구성하는 지반의 투수계수가 있으며, 제방의 높이, 둑마루 폭 등 기하학적 요인이 있고, 비탈면 안정성의 경우 제체 및 기초 지반의 재료적 특성, 제체 비탈면의 형상, 강우나 하천수의 침투에 따른 영향 등이 있다. 본 연구에서는 하천제방 침투해석에 중요한 투수계수 변화에 따른 영향 검토를 위하여 기존 설계결과 타당성 검토, 문헌자료 투수계수 사용에 따른 안정성 평가, 기초지반 투수계수변화에 따른 안정성 검토를 수행하였다. 영향인자 평가 결과, 설계 시 사용되는 투수계수는 동일한 토질에 대해서도 설계문헌에 따라 상이한 것으로 나타났으며, 검토 결과 파이핑 안전율에 큰 영향을 미치는 것으로 평가되었다. An influence factors for soundness evaluation of river levee include consisting embankment in case piping, permeability coefficient of ground, height of embankment, the width of crest, material characteristics of embankment and foundation ground, shape of embankment slope, an influence for penetration of rainfall or river water in case slope stability. In this study, it was operated a feasibility investigation of existing design result, stability evaluation for permeability coefficient use and permeability coefficient change of foundation ground to investigate an influence in line with permeability coefficient change for result of river levee penetration analysis. The evaluation results of influence factors, the permeability coefficient was used in design and it was evaluated influence in safety factor of piping. After the evaluation of influence factors, the permeability coefficient used in the design appears with the fact that differs in a design report about same soil.

저회 되메움재의 열저항 특성

정혁상(Hyuksang Jung),조삼덕(Sam-Deok Cho),김주형(Ju-Hyong Kim),박종식(Jongsik Park),공진영(Jin-Young Kong) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.6

본 논문은 화력발전소 부산물인 저회를 뒤채움재로 활용하고자 열저항 특성에 대한 연구내용을 다루었다. 석탄회의 일종인 저회는 공학적 특성이 모래와 유사하여 모래 대체재로 사용 가능하다. 그러나 열적 특성을 무시한 무분별한 적용은 오히려 기존 구조물에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 신중한 선택이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저회의 열전도도를 확인하기 위해 실내시험을 실시하였으며, 뒤채움재로 활용될 수 있는 현장유용토, 성토재료, 모래 등과 열저항 특성에 대하여 비교 · 분석하였다. 또한, 이들 재료들의 열저항 특성이 함수비에 따라 큰 영향을 미칠 수 있어 이에 대해 분석을 실시하였고 저회가 뒤채움재로 유효 활용될 수 있도록 방안을 제시하였다. This paper deals with the result of thermal resistance test with backfill materials as bottom ash by using backfill material. Bottom ash, one of coal ashes, can be reused to replace sand because of its similar engineering properties. But without considering the thermal property, the abuse of bottom ash resulted in damage for existing structures. To investigate the thermal conductivity of bottom ash, laboratory tests for thermal resistance of that were carried out in this study. Thermal properties of bottom ash was compared with those of in-situ soil, sand, backfill material which can be applied as filling material. The tests were classified by water contents defined as the major influence factor. The beneficial use method of bottom ash was suggested as backfilling material.

화강풍화토와 무기질 결합재를 활용한 친환경 흙포장에 관한 연구

정혁상(Jung Hyuksang),장철호(Jang Cheolho),안병제(An Byungjae),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.4

본 연구의 목적은 기존 흙 포장의 문제점인 장기적인 내구성 결여 및 균열발생을 보완한 친환경적 흙포장재를 개발하기 위한 것이다. 액상형태의 혼합이 용이한 무기질 결합재와 화강풍화토를 첨가량별로 배합하여 일축압축시험 및 투수시험을 실시하였다. 시험결과에 따라 적정 배합비를 산정하고 6가크롬(Cr<SUP>6+</SUP>)검출시험, 재령별 SEM촬영, 동결융해시험을 실시하여 적정성을 검증하였다. 연구 결과, 분말형 무기계 결합재의 배합비는 시멘트:플라이애시:석고의 비율이 각각 50:33:7이 가장 적합한 것으로 판단되었다. 그리고 6가크롬(Cr<SUP>6+</SUP>) 검출시험결과 6가크롬(Cr<SUP>6+</SUP>)의 발생량이 미미하였고, SEM촬영 결과 재령 3일에 에트린자이트 형성이 확인되어 재료가 화학적으로 조기강도 발현이 가능함을 알 수 있었다. In this study, the problem of existing soil pavement is a long-term durability lack and crack occurrence. It complements in order to develop the environmental soil pavement material which composites readily blended mineral binder of liquid and decomposed granite soils. It was estimated optimal mixture proportion for unconfined compressive strength, permeability, CR<SUP>6+</SUP> detection test, SEM test with age, freezing and thawing test. It resulted mixture proportion of powder types mineral binder for rates of cement : fly ash : plaster was optimal rates of 50 : 33 : 7, and CR<SUP>6+</SUP> detection test as a result was a slight production. SEM test with 3days as a result was made Ettringite. It was found that this material was early development of early-strength for chemical. This study indicated that it will execute field appliciability Evaluation test, examination of soil pavement method with decomposed granite soils and mineral binder.

쉴드 TBM 성능예측모델과 굴진자료 분석을 통한 굴진성능 개선방안

정혁상(Jung Hyuksang),강형남(Kang Hyoungnam),최정명(Choi Jungmyung),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.2

쉴드공법은 막장을 굴착함과 동시에 원통형 강재를 지반속에 추진시켜 터널을 축조하는 공법이다. 1818년 마크 브루넬이 런던의 템즈강 하저 굴착공사에 처음 사용한 이래 지반조건에 따른 다양한 쉴드 TBM이 개발되어 도로, 지하철, 전력구, 상하수도등에 널리 활용되고 있다. 막장상태를 수시로 관찰하며 지반변화에 빠르게 대처할 수 있는 NATM 공법과 달리, 쉴드 공법은 굴진이 시작되면 장비 교체가 거의 불가능하다. 따라서 지반조사 및 실내시험 결과에 따라 적절한 장비를 설계하고, 막장상태에 따라 압입 깊이, 커터헤드 회전속도 등을 효율적으로 관리하여 장비의 성능을 최대한 활용하여 굴착공사를 수행해야 한다. 본 연구에서는 분당선 한강하저터널의 지반조건을 NTNU, QTBM, 합경도, KICT-SNU 등의 모델에 적용하여 굴진성능을 예측하고, 실시공 굴진자료와 비교?분석하여 예측모델의 적용성을 검토하였으며, 한강하저터널 하행선의 굴진성능 저하원인을 분석하였다. Shield method is the tunnel boring method that propels a steel cylinder in the ground and excavates tunnels at once. After Marc Isambard Brunel started using the method for the Thames Riverbed Tunnel excavation in London, many kinds of TBM (Tunnel Boring Machine) developed and applied for the construction of road, railway, electricity channel, pipeline, etc. In comparison with NATM concept that allows to observe ground condition and copes with difficulty. The machine selected before starting construction is not able to be changed during construction in shield TBM. Therefore the machine should be designed based on the ground survey result and experiment, so that the tunnel might be excavated effectively by controlling penetration speed, excavation depth and cutter head speed according to the ground condition change. This research was conducted to estimate penetration depth, excavate speed, wear of disc cutter on Boondang Railway of the Han Riverbed Tunnel ground condition by TBM performance prediction models such as NTNU, QTBM, Total Hardness, KICT-SNU and compare the estimated value with the field data. The estimation method is also used to analyze the reason of poor excavation efficiency at south bound tunnel.

양산단층대 터널시공에서 침하량 및 보강대책에 대한 연구

정혁상(Jung Hyuksang),김혜양(Kim Hyeyang),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.6

일반적으로 단층대는 지반의 공학적 특성이 불량하므로 터널 시공시 굴착으로 인한 지반변위가 과다하게 발생하여 인접구조물에 악영향을 줄 수 있으며, 지하수 유입으로 인한 지반강도의 급격한 저하로 터널의 안정성 확보가 어렵다. 따라서, 인접구조물의 영향을 최소화하고 터널의 안정성을 확보하기 위하여 지반안정을 위한 차수 및 보강대책이 수립되어야 한다. 본 연구에서는 경부고속철도 노선 중 양산단층대를 통과하는 약 570m구간의 터널시공 사례를 분석하여 보강대책의 적정성에 대하여 분석하였다. 침하량 검토결과, Loganathan 등(1998, 2000) 식을 활용하여 산정한 침하량은 수치해석 결과와 유사하게 나타나 예측식의 적정성을 확인하였다. 단층대 구간에서 수행된 시험시공결과를 분석하여 적용공법의 적정성을 검토하였으며, 수치해석적 방법을 통하여 보강 공법의 적용성을 검토하였다. 검토결과 대책공법 적용으로 터널변위가 감소하고 지보재 응력이 허용치 이내로 발생하였으므로 적용된 대책공법은 적정한 것으로 판단된다. An excessive ground displacement occurs with excavating tunnel in a fault zone because the fault has properties of soft ground in generally. It may have had a bad influence to adjacent structure. So, rapid reduction of ground strength by groundwater inflow should be prevented. It must be established for an impervious and reinforcing effect of ground to ensure a tunnel stability. The ground settlement and reinforcing effects were estimated by numerical analyses on tunnel through 570 m sector in Yangsan fault zone of Keongbu high-speed railway. Settlements evaluated by numerical analysis is similar to those calculated by using equation of Loganathan & Poulo. It was shown that reliable estimate of ground settlement by applying a prediction equation is possible. Applicability of adopted tunnel reinforcement method in fault zone was investigated by results of pilot construction and numerical analysis. Results from this study indicate that the adopted reinforcement method make tunnel displacements and member stresses restrain in design criteria.

국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성 및 개량표준관입시험기 개발

정혁상(Jung Hyuksang),조창구(Cho Changkoo),천병식(Chun Byungsik) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.6

본 연구에서는 국내 초연약지반의 비배수전단강도 특성파악을 위해 남해안 일대 초연약지반 5개 현장에서 표준관입시험, 베인전단시험, 콘관입시험을 실시하여 분석하였고, 초연약지반상에서 적용 가능한 개량표준관입시험기를 개발한 내용을 다루었다. 연구결과 초연약지반(N값 2미만)의 비배수전단강도는 표준관입시험의 결과를 선행연구자들이 제안한 식으로 비배수전단강도를 환산했을 경우 12.5㎪ 이하, 현장시험에서의 베인전단강도 분석결과 50㎪ 이하, 콘관입시험결과 65㎪ 이하의 범위에 있는 것으로 나타났다. 원위치시험의 결과가 표준관입시험의 결과를 비배수전단강도로 환산한 값보다 높게 나타났고 초연약지반의 비배수 전단강도는 실질적으로 상당히 폭넓은 전단강도의 범위를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 또한 개량표준관입시험기에 의한 Nm값과 베인전단시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.76Nm-10.47, 콘관입시험에 의한 비배수전단강도와의 상관관계는 Su=1.82Nm-9.71로 분석되었다. In this study, SPT, FV, and CPT tests were performed at five very soft grounds in southern coast of Korea to characterize the Su of very soft ground. In addition, a new modified SPT that is applicable to very soft ground was developed. Tests results showed that in very soft ground (N<2), the Su was lower than 12.5 ㎪ using the empirical N-Su correlation, and lower than 50 ㎪ and 65 ㎪ using vane shear test and CPT, respectively. It was shown that the results of in-situ tests were higher than those estimated from the N-Su correlation, and it was also demonstrated that the range of estimated Su was quite wide. New correlations that relate the modified SPT Nm with Su from FV and CPT were developed, which are Su=1.76Nm-10.47 and Su=1.82Nm-9.71, respectively.

철도 레일빔 설계법에 대한 연구

정혁상(Hyuksang Jung) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.1

본 논문은 레일빔의 길이 산정에 관해서 지반공학적 측면에서 다룬 내용을 담고 있다. 레일빔은 철도횡단공사에서 가설기간 중에 부등침하 방지 목적으로 레일의 내측과 외측에 설치하는 보강레일을 말한다. 이러한 레일빔은 최근 철도를 횡단하는 지하구조물의 시공이 증가해서 기존 철도 시설물의 안정에 대응하고자 많이 설치하고 있다. 그러나 레일빔 길이 설계에 관한 기준이 없어 설계에 어려움이 있을 뿐만 아니라 레일빔 길이 부족으로 탈선사고까지 이어지는 경우가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 레일빔 길이 산정 방식에 대하여 토사지반과 암반지반으로 분류하여 Flow chart를 제시하였으며 레일 조합 및 위치에 대한 Case study를 실시하여 효과적인 레일의 조합과 위치에 확보할 수 있었다. This paper deals with contents on the estimation of rail beam from the geotechnical engineering aspect. Rail beam is reinforced rail installed on the inside and outside of rail to prevent differential settlement during the construction period of railroad crossing construction. Such rail beam is frequently being installed to ensure stability of existing railroad facilities because of increasing constructions of underground structures crossing railroad in recent. However, there is a difficulty in design due to lack of design standard on rail beam length. Furthermore, derailing accidents are also occurring as a result of rail beam length shortage. Accordingly, this paper presented flow chart based on the classification into soil ground and bedrock ground for the rail beam length estimation. In addition, case study was conducted on rail combination and location through which effective rail combination and location were ensured.

터널 제어발파 공법 및 화약류의 진동전달 특성에 관한 연구

정혁상(Jung Hyuksang),정경식(Jung Kyoungsik),문홍년(Mun Hongnyeon),천병식(Chun Byungsik),박두희(Park Duhee) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.2

국내의 터널현장에서 흔히 봉착하는 난제는 주변에 존재하는 각종 구조물과 가옥의 피해에 대한 민원의 해결 문제이다. 현재 암반터널을 굴착하는데 있어서 가장 효과적인 방법은 강력한 폭력을 지닌 화약을 사용하는 것인데, 이때 발생하는 발파진동이 민원의 주원인이라 할 수 있다. 본 연구에서는 라인드릴링과 프리스플리팅의 진동저감 효과를 수치해석을 실시하여 비교?분석 하였다. 그리고 수치해석방법에 의한 결과의 유사성을 검증하고 진동저감 효과를 정량화하였다. 또한, 외곽공 제어발파에 적용하는 일반화약과 폭속이 다른 이종화약류를 조합하여 폭속별 진동저감 효과와 추가로 터널 발파진동을 저감할 수 있는 외곽공 제어발파 공법으로서 적용 타당성을 검토하였다. The most common problem encountered in domestic tunnel construction sites are solving public resentments caused by damage to adjacent structures and buildings. The most effective excavation method in rock tunnelling is the drilling and blasting, which is the main cause of vibration resulting in the public resentments. In this study, numerical analysis is conducted to compare the vibration reduction effect of line drilling and pre-splitting methods. Furthermore, the numerical simulations are verified and the results are quantified. Finally, various combinations of explosives used in controlled blasting are used and the vibration reduction effects are evaluated, thereby proving the applicability of the controlled blasting for reduction of vibration in tunnelling.

폐광산 지반의 역학적 특성 추정을 위한 최적설계 기법에 관한 연구

손민,문현구,정혁상,김영수,박성현,Son, Min,Moon, HyunKoo,Jung, HyukSang,Kim, YoungSu,Park, SungHyun 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.1

국내 폐광산은 다양한 형태의 침하를 발생시키고 있으며 이러한 침하의 예측 및 위험도의 평가는 대단히 어려운 실정이다. 기존 수치해석을 활용한 침하 예측 및 위험도 평가 연구에서는 지질구조와 지반조건에 대해 통합 물성을 적용하고 채굴적 주변 소성영역을 해석하는데 그치고 있다. 또한 입력정보를 확보하는데 있어 제한된 자료밖에 파악할 수 없는 현실적인 한계점이 존재하며 이는 곧 수치해석 결과의 신뢰성 저하로 연결된다. 본 연구에서는 실제 침하가 발생한 폐광산을 대상으로 현장 지질구조 및 지반정보를 적용하여 2차원 모델링을 수행하였다. 또한 지반물성을 수정하여 해석결과와 실제 침하지 정보(규모, 위치)의 차이가 최소가 되도록 수치해석을 반복하여 해석모델을 보정하였다. 이러한 보정에 있어 최적화 기법을 적용하여 자동화하였으며 다수의 지반물성을 나누어 고려하는 단계적 최적설계 기법을 개발하였다. The domestic abandoned mines are generating subsidence and it is difficult to predict this subsidence and evaluate the risk. The study of the subsidence risk evaluation using the existing numerical analysis only applies the integrative property to the geological structure and ground condition, and analyzes the goaf peripheral plastic domain. Also, there is a realistic limit that only restricted materials can be apprehended in securing the input information, which leads to the low reliability of the numerical analysis result. In this study, 2-dimensional modeling was performed by applying the field geological structure and ground information targeting abandoned mine where the subsidence occurred. Also, the analysis model was revised by repeating the numerical analysis for the difference between the real subsidence ground information and the analysis result to be minimized by modifying the ground property. This revision was automated by applying the optimization technique and the gradational optimal design method dividing multiple ground properties was developed.

P-FIT 궤도의 탄성고무받침 시공오차에 따른 구조 안전성 검토 연구

이창호(Lee. Changho),정혁상(Jung. Hyuksang),최규문(Choi. Goumoon),김재왕(Kim. Jaewang),권세곤(Kwon. Segon) 한국도시철도학회 2021 한국도시철도학회논문집 Vol.9 No.3

본 연구에서는 기존선 도시철도 구간에서 노후 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량을 위해 개발된 사전제작형 급속개량 궤도(P-FIT)의 운행선 급속 시공 시, 사전제작형 콘크리트패널 하부에 이산지지 되는 탄성고무받침의 시공오차에 따른 구조 안전성 검토를 수행하였다. 사전제작형 콘크리트패널에 열차하중 재하시 탄성고무받침 종방향 및 횡방향 최대 시공오차를 고려하여 검토한 결과, 패널에 발생하는 응력은 탄성고무받침의 종방향, 횡방향, 종·횡방향 동시 시공오차 발생 순으로 증가하였으나 허용응력 이내인 것으로 나타나 구조적 안전성을 확보하는 것으로 나타났다. In this study, in the case of rapid construction of Precast Fast Improvement slab Track(P-FIT) developed for quick improvement of the old ballast track into concrete tracks in the urban railway section of the existing line, structural safety evaluation was conducted according to the construction error of the elastic rubber support discretely supported under the precast concrete panel. As a result of examining the maximum construction error in the longitudinal and lateral directions of the elastic rubber bearing under the train load on the precast concrete panel, the stress acting on the panel increased in the order of construction errors occurrence in the longitudinal, lateral, and longitudinal and lateral directions of the elastic rubber bearing. But it has been shown to secure structural safety since the generated stress was found to be within the allowable stress.