굴착방법과 초기지압 조건을 고려한 하중분배율의 산정 연구

박연준(Yeon-jun Park),유일형(Il-hyung Ryu) 한국암반공학회 2011 터널과지하공간 Vol.21 No.3

본 연구에서는 시공단계를 정확하게 고려하여 3차원 해석을 수행하고, 이와 동일한 결과를 나타내는 2차원 해석 결과를 얻고자 천단변위를 기준으로 하여 하중분배율을 결정하였다. 2차원 해석 결과와 3차원 해석 결과에서 천단변위의 총량에는 차이가 있어, 이를 극복하고자 각 단계에서의 천단변위 값을 총 변위량으로 나눈 ‘천단변위비’를 비교 대상으로 정하였다. 또한 숏벤치 공법이나 미니벤치 공법의 경우에서처럼 상하 반단면 분할 굴착에서 벤치의 길이가 짧은 경우에는 하부 반단면의 굴착이 완료된 후에도 굴진면의 지지효과가 사라지지 않는 상황이 발생한다. 이러한 상황을 해석에 반영하고자 4번째 하중분배계수를 도입하여 굴진면 전진 효과를 구현하도록 하였다. 그 결과 전단면 굴착, 상하 반단면 분할굴착, 벤치 길이의 변화 및 초기 응력 상태 등을 고려한 다양한 경우에 대하여 합리적으로 하중분배율을 결정하는 방법을 제시하였다. In this study, 3-D analyses were conducted while taking every construction stage into account. Then 2-D analyses were conducted which yield the same results with the 3-D results. The crown settlement normalized by the ultimate value was compared during the process to overcome the discrepancy caused by different dimensions. When a bench or a core is left uncut to give extra support to the face and eventually the whole excavation boundary, this extra supporting effect also has to be included in the analysis. In this study, this effect is also implemented in terms of the load distribution factor. When the length of the bench is very short compared to the diameter of the tunnel in such cases as in short bench cut or in mini-bench cut, the supporting effect of the face does not disappear even after the bench is completely excavated and supported since the face is still too close to the point of interest. The 4th load distribution factor was defined to stand for the advance of the face after the completion of the excavation cycle. The 4th load distribution factor turned out to be very useful in determining the load distribution factors when a tunnel is excavated by bench cut with various bench lengths under different initial conditions.

2-Arch 터널과 병렬 터널 접속부에서의 텐션볼트를 사용한 필라 보강 방법에 대한 수치해석

박연준(Park Yeon-Jun),최재진(Choi Jae-Jin) 한국암반공학회 2015 터널과지하공간 Vol.25 No.5

2-아치 터널은 터널의 간격이 매우 좁아서 병렬 터널에 비해 점유 면적이 작으나 경제적이지 못하다. 병렬 터널은 경제적이긴 하지만 2-아치 터널보다 점유 면적이 커서 용지의 매입이 어려운 경우에는 문제가 될 수 있다. 새로운 설계는 이 두 터널을 터널의 간격이 점차 증가하는 제3의 병렬터널로 연결시키는 것이다. 접속터널의 필라는 폭이 매우 좁을 수 있기 때문에 이 새로운 설계를 불량한 암반에 적용하려면 검증이 필요하다. 이에 4등급 및 5등급 암반에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 이용하여 2가지 방법으로 안정성 검토를 수행하였다. 검토 결과, 중앙 필라가 텐션 볼트로 적절히 보강된다면 터널 심도가 직경의 5배 이하인 경우에는 적용이 가능하였다. Two-arch tunnels require minimal spacing between the 2 tunnels and thus occupy small amount of land compared to parallel tunnels. But it is rather expensive. The parallel tunnel is not as expensive, but it requires more land than 2-arch tunnels. This may cause a problem when there is a land shortage. The new design is to connect these two types of tunnels by another pair of parallel tunnels where the separation distance is gradually increasing. The applicability of this new design to the cases where rock condition is not even fair has to be verified since the width of the pillar between the connecting tunnels can be quite narrow. Therefore both two and three dimensional numerical analyses were conducted and pillar stability was examined for rock classes IV and V in two different ways. Results showed that this new design is still effective for poor rock conditions if central pillar is properly reinforced by tension bolts as long as overburden is less than five times of the tunnel diameter.

pH-ISFET의 온도 의존 특성

박연준(Yeon-Jun Park),이종현(Jong-Hyun Lee),손병기(Byung-Ki Sohn) 대한전자공학회 1986 대한전자공학회 학술대회 Vol.1986 No.12

설계변수에 따른 압축천연가스 저장 공동의 거동 분석

박연준(Yeon-Jun Park),문형석(Hyung-Suk Moon),박의섭(Eui-Seob Park) 한국암반공학회 2013 터널과지하공간 Vol.23 No.3

최근 유가 상승 및 지구 온난화에 대한 온실가스의 규제 강화로 인해 국내 천연가스 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이에 국내 천연가스 시장의 공급 안전성을 높이기 위하여, 2008년 한국가스공사와 Gazprom 간에 러시아 파이프라인 천연가스 공급에 관한 협약서를 체결하기도 했다. 러시아 PNG 도입계획이 본격화되어 천연가스가 도입되면 겨울철에 가스 수요가 집중되는 국내의 경우엔 천연가스 수급 균형을 위하여 지하저장시설이 필수적으로 요구될 것이다. 본 연구는 암반등급, 토피고, 저장압력, 현지측압계수(Ko)를 변수로 하여 천연가스저장 공동의 안정성을 정량적으로 평가하였다. 제안된 설계변수에 따른 저장 공동의 거동을 파악하기 위해 축대칭 조건을 사용하여 2차원 응력해석을 수행하였다. 해석 결과 전단강도/전단응력으로 정의된 공동의 안전율은 심도, 암반등급 및 저장압력에 크게 영향을 받았으나 측압계수의 영향은 거의 없었다. The domestic demand of natural gas has increased continuously due to the sudden rise of oil price and regulations on greenhouse gas to global warming. In order to improve the supply security of natural gas market in Korea, the agreement on supply of pipeline natural gas (PNG) in Russia was signed between Gazprom and Korea Gas Corporation in 2008. If the supply plan of Russian natural gas is realized, underground storage facilities would be required in order to balance supply and demand of natural gas because the gas demand is concentrated in the winter. This study investigated the safety of the storage facility in quantitative way considering several design parameters such as gas pressure, depth of the storage cavern, rock condition and in-situ horizontal stress ratio. Two dimensional stress analyses were conducted using axi- symmetry condition to examine the behavior of cavern depending upon suggested design parameters. Results showed that the factor of safety, defined as the ratio of ‘shear strength’/‘shear stress’, was largely affected by the depth, rock class and gas pressure but was insensitive to the coefficient of lateral pressure(Ko).

동결-융해 시험에 의한 화강암의 풍화 특성 연구

박연준(Yeon-Jun Park),유광호(Kwang-Ho You),양광용(Kwang-Yong Yang),우익(Ik Woo),박찬(Chan Park),송원경(Won-Kyung Song) 한국암반공학회 2003 터널과지하공간 Vol.13 No.3

절리 및 지하수가 암반의 열전파 특성에 미치는 영향

박연준(Yeon-Jun Park),유광호(Kwang-Ho You),신희순(Hee-Soon Shin),신중호(Joong-Ho Synn) 한국암반공학회 2002 터널과지하공간 Vol.12 No.3

철근배근형태에 따른 철근보강 숏크리트의 휨파괴 거동특성 연구

박연준(Yeon-Jun Park),이정기(Jung-Ki Lee),노봉건(Bong-Kun Noh),유광호(Kwang-Ho You),이상돈(Sang-Don Lee) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.3

H-beam과 격자지보는 국내 터널공사에서 가장 널리 쓰이는 강지보재이다. 스칸디나비아를 비롯한 북유럽 국가들에서 흔히 쓰이는 철근보강 숏크리트는 H-beam 이나 격자지보 이상으로 경제적이고 효율적인 측면에서 이점이 있음에도 국내에서는 아직 적용되지 않고 있다. 본 연구에서는 실험실 시험을 통하여 국내 터널에 가장 적합한 철근 배근 설계를 결정하고자 복철근 배근을 포함하여 철근 배근 형태를 달리하여 시험을 수행하고 그 결과를 비교하였다. H-beam과 격자지보에 의한 보강효과도 같은 방법으로 분석하였다. 본 연구의 결과는 NMT나 NATM 터널에서 지보재의 선택 및 설계에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. H-beam and lattice-girder are the two most commonly used steel supports in domestic tunnels. Reinforced Ribs of Shotcrete(R.R.S.), which is frequently used in Scandinavian countries, is yet to be employed in Korea despite its advantages over H-beam or lattice girder in terms of economy and constructional efficiency. In this study, laboratory tests were conducted to determine the most suitable design of R.R.S in domestic tunnels. Various configuration of steel reinforcements including double layer of steel rebars were tested and compared. Reinforcement with H-beam and lattice girder were also analyzed. Results of this study can be of great use in selecting and designing of tunnel supports when the tunnel is excavated by NATM or Norwegian Method of Tunnelling(NMT).

터널 지보재로서 케이블볼트의 성능평가에 관한 수치해석적 연구

박연준(Yeon-jun Park),박준형(Joon-hyoung Park) 한국암반공학회 2012 터널과지하공간 Vol.22 No.2

케이블볼트는 장공의 볼트가 필요한 경우나 대용량의 보조지보재로 사용되어졌으나, 지보능력의 상승과 다루기가 용이하다는 점에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 다양한 연구로부터 얻어진 실험결과에 근거하여 길이와 고정조건을 변화시켜가며 케이블볼트의 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 지보효과는 변위와 숏크리트 응력을 바탕으로 평가하였다. 케이블볼트에 긴장을 가하지 않고 그라우팅만 하였을 때에는 록볼트에 비해 지보효과가 떨어졌다. 그러나 긴장이 가해졌을 경우의 지보능력은 록볼트를 대신하기에 충분하였다. 케이블볼트의 긴장 후에 즉시 그라우팅을 시행하면 지보능력이 오히려 감소되지만 굴착면의 영향을 벗어난 후에 그라우팅을 수행하면 지보능력도 감소되지 않고 장기적인 안정성도 확보할 수 있을 것으로 판단되었다. 주 지보재로서 케이블볼트를 현장에 적용하기 위해서는 보다 다양한 조건에서의 실험실 시험과 현장 시험 등을 포함한 연구가 수행되어야 할 것이다. Cablebolts used to be employed as auxiliary supports where long or high capacity bolts are needed, but become competitive by the improvements in supportability and easiness in handling. Based on the test results obtained from various researches, the performance of the cablebolts was analyzed numerically while varying lengths and fixing conditions. The supporting effecte is assessed by monitoring displacements and stress taken place in shotcrete. When cablebolts are grouted without being tensioned, supporting effect was not as good as that of rockbolts. But, their supportability was good enough to substitute rockbolts if tensioned properly. Post grouting right after tensioning of the cablebolts shows reduction in supportability, but long term stability could be achieved without losing supportability if grouted when the bolt is far enough from the face. Further study is necessary including laboratory and in-situ tests under various conditions to use cablebolts as main support in tunnels.

편재절리모델의 유용성과 한계성

박연준(Yeon-Jun Park),Ethan M. Dawson 한국암반공학회 1997 터널과지하공간 Vol.7 No.3

3차원 수치해석을 이용한 터널막장 전방 지반 상태의 예측

박연준(Yeon-Jun Park),유광호(Kwang-Ho You),송한찬(Han-Chan Song),김기선(Ki-Sun Kim),이대혁(Dae-Hyuck Lee) 한국암반공학회 2004 터널과지하공간 Vol.14 No.6

암반은 지각을 형성하는 암석의 집합체로서 지질학적인 생성 과정에서 단층, 절리 등의 역학적 불연속면을 포함하고 있다. 이러한 불연속면은 구조상 매우 취약하므로 지하 암반구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 불연속면의 특성을 고려한 설계가 필수적이며, NATM터널 시공 시에는 이러한 불연속면을 가능한 빨리 확인하여 굴착공법 및 지보체계의 변경이 조속히 이루어져야 한다. 지하 암반 중에 터널을 굴착하게 되면, 터널 막장면을 포함한 무지보 굴착면 주위에 발생하는 3차원적 응력 전이 현상으로 인하여 막장 전방에 연약대가 존재하거나 파쇄대가 존재하는 경우에 터널의 내공 변위가 특정한 경향을 나타내는 것이 기존 연구 결과로 알려져 있다. 막장 전방의 불연속면 상태에 따른 내공변위 경향을 알아보기 위하여 막장 전방에 존재하는 불연속면의 변형계수, 두께, 방향성 등을 변화시켜가며 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과에서 다양한 변위성분의 영향선과 경향선의 변화가 실제 측정값들과 비슷하다는 것을 알 수 있었으며 불연속면의 물성, 두께, 방향성에 따라 값의 변화 정도가 달라지는 것으로 나타났다. Rock mass includes natural discontinuities such as joints and faults during its formation. Discontinuities are also referred as planes of weakness because of their weak mechanical characteristics. In the design of underground structures, it is necessary to consider the properties of discontinuities to insure the stability. During the excavation of a tunnel, these discontinuities have to be identified as early as possible so that proper change in excavation method or support design can be made accordingly. The excavation of the tunnel in a stable rock mass causes a 3-dimensional arching effect around the excavation face. It was revealed by previous studies that the existence of a weak zone or a fault zone ahead of tunnel face induces a typical displacement tendency of convergence. for better understanding of the meaning of influence/trend lines of various displacement components, three-dimensional numerical analyses were conducted while varying deformation moduli, thicknesses and orientations of discontinuities. Numerical results showed that the changes in influence/trend lines of various displacement components were very similar to those by measurements. The discrepancies from the expected values were dependent on the physical properties, thicknesses and orientations of discontinuities.