NATM 터널에서 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용방안에 관한 연구

안태봉(Taebong Ahn),석종근(Chongken Seok) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

현재 국내 터널 지보설계시 RMR 및 Q-System 에 의한 경험적 방법을 주로 사용하고 있으나, 국내에서는 이와 관련된 연구가 미흡한 관계로 주로 국내외 적용사례를 바탕으로 RMR 및 QSystem 에서 제시한 기준보다 다소 과다하게 적용하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 연구지역의 지질조건인 대보화강암 기반 산악터널 조건을 고려하여 일반 숏크리트와 강섬유보강 숏크리트 적용범위를 재평가하여 암반등급별 강섬유보강 숏크리트의 합리적 적용방안을 제시하고자 하였다. 현장시험시공을 통해 안정성을 검증하였고, 그 결과 RMR 값이 동일등급내 상위에 분포하는 경우에는 지보패턴을 상위 등급에 준하는 설계가 가능하며, 암반상태가 양호한 상태인 대보화강암 기반 산악터널은 Ⅲ등급까지 일반 숏크리트가 강섬유보강 숏크리트를 대체하여도 안정성 확보가 가능한 것으로 나타났다. RMR and Q-System of empirical methods has been mainly used for tunnel support design in domestic. Because the related studies are insufficient, Shotcrete is applied excessively on the basis of domestic and foreign application rather than the original proposed value of RMR and Q-System.Thus, this study is to reevaluate the application part of plain shotcrete and steel fiber reinforced shotcrete of tunnel in Daebo granie and to propose the reasonable application method of steel fiber reinforced shotcrete. Field test were performed to verify stability. According to results, if RMR value are the upper class in the same grade, It can be designed in accordance with upper grade. In addition, if rock condition is good as a mountain tunnel in Daebo granite, It can be applied for plain shotcrete to Ⅲgrade rocks because there is also no stability problems.

연약지반의 피에조콘계수 결정에 관한 연구

안태봉(Taebong Ahn) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.9

본 연구에서는 현장베인시험과 UU시험과 함께 수행한 피에조콘 관입시험결과를 이용하여 화성, 군산, 창원, 부산지역 점토의 피에조콘계수를 분석하였다. 서해안(화성, 군산) 지역의 피에조콘계수는 Nkt=12.6, Nqu =8.8이며 남해안(창원, 부산) 지역의 Nkt=16.5, Nqu =9.2이다. 이것은 지역별로 흙의 물리적 특성의 차이에 의한 것이며, 서해안 지역은 액성한계가 50% 이하인 CL이 대다수 분포하고, 남해안 지역은 액성한계가 50% 이상인 CH가 대다수 분포한다. 시험별 및 액성한계별 피에조콘계수 분류결과, 시험별로 약간의 차이를 보이나 기존에 제시된 값과 유사한 경향을 보인다. 그러나 흙의 물리적 특성인 액성한계에 따른 피에조콘계수 차이는 확연히 나타난다. 피에조콘계수는 액성한계와 밀접한 관련이 있으며 액성한계에 따른 선별 적용이 필요하다. In this study, piezocone coefficients of clays (Hwasung, Gunsan, Changwon, Busan) were analyzed from piezocone penetration tests those accompanied with vane shear and UU tests. Piezocone coefficients of west sea clays (Hwasung, Gunsan), i.e, Nkt is 12.6 and Nqu is 8.8, while those of south sea clays are 16.5 and 9.2 respectively. The difference of liquid limit between south and west clays causes main roles those which west sea clay is generally lower than 50%, i.e, CL, and liquid limit of south sea clay is mostly higher than 50%, i.e CH. Piezocone coefficients obtained from several tests show similar trends even though they still have some differences depending on each test. However, they show clear differences depending on liquid limit. Therefore, piezocone coefficients need to be used with caution depending on LL.

공내재하시험을 이용한 암종별 변형계수와 RMR의 상관성

안태봉(Ahn Taebong) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.1

본 연구에서는 10개 현장에서 실시한 공내재하시험을 통하여 얻은 변형계수와 RMR과의 상관관계를 분석하여 기존에 사용하고 있는 제안식의 적용성을 평가하였다. RMR이 40보다 작은 경우에는 변형계수와 RMR과의 상관관계가 김교원, Aydan, Serafim과 Pereira의 식과 잘 일치하였지만 RMR이 40보다 큰 경우에는 상관관계가 낮았다. 이것은 RMR 분류 시 일축압축강도나 RQD보다 절리의 상태와 절리의 틈새가 상대적으로 가중치가 크기 때문이며 공학자의 개인적 차이뿐만 아니라 암반의 종류와 다른 풍화도 때문에 정성적으로 평가되는 경향이 있기 때문이다. 퇴적암 중 사암은 제안식과 비교적 잘 일치하지만 다른 사암은 분산이 커서 상관관계가 낮다. 본 연구에서는 현장시험결과를 근거로 새로운 지수함수 형태의 식을 제안하였다. In this study, correlation between measured deformation modulus using pressuremeter and RMR value conducted in 10 sites is analyzed, and applicability of the conventional empirical formulas to the rock masses in Korea are analyzed, It is found that if RMR is below 40, the correlation between deformation modulus and RMR accords Kim Gyo-won’s formula and Aydan, Serafim and Pereira’s one well, but if the RMR exceeds 40, the correlation was lower than those from the formula. Such results may be attribute to the fact that during classification of RMR, scores are weighed relatively more in joint conditions and apertures than such highly correlational items as uniaxial compression strength or RQD, and RMR would not be evaluated qualitatively due to different weathering degrees and rock mass types as well as engineers' personal errors. Sandstone among sedimentary rocks are quite well accord with suggested equation, but correlation of other rocks are due to large variance. In this study, correlation expressions of various rocks are proposed as the function of exponential based on the field test data.

LCA를 이용한 확공지압형 앵커와 일반 앵커의 환경영향 특성 비교분석

안태봉(Taebong Ahn),이재원(Jaewon Lee),민경남(Kyoungnam Min),이중관(Junggwan Lee),권용규(Yongkyu Kwon) 한국철도학회 2015 한국철도학회논문집 Vol.18 No.6

Undrained Shear Behavior of Sandy Soil Mixtures

Kim Ukgie(김욱기),Ahn Taebong(안태봉) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.8

지반공학에서 흙은 흙 입자에 의한 세립분 함유율(Fc=50%)에 따라 모래와 점토로 분류되며, 그들의 역학적 거동에 의해 설계가 이루어진다. 그러나, 모래-점토 혼합토는 일반적으로 intermediate soils로 불리어, 모래나 점토로 쉽게 구분할 수 없다. 본 연구에서는 다양한 비율을 갖는 실리카모래 세립혼합토에 대하여 정적비배수 전단시험을 수행하였고, 미리 계산된 에너지의 다짐방법과 예압밀법을 이용하여 모래부터 점토에 이르는 폭넓은 범위의 흙 구조에 대해 공시체를 준비하였다. 한계 세립함유율 보다 작은 혼합토의 전단강도는 세립분이 증가할수록 증가하며 최대 축차응력비는 조밀한 시료에 대하여 감소하고 느슨한 시료에 대하여 증가한다. 그 후, 골격간극비의 개념을 이용하여 혼합토의 단조 전단강도를 평가하였으며. 이에, 혼합토의 전단강도는 모래입자가 이루는 골격구조에 밀접한 관계가 있음을 알았다. In the part of geotechnical engineering, soils are classified as either the coarse grained soil or the fine-grained soil following the fine content(Fc=50%) according to the granularity, and appropriate design codes are used respectively to represent their mechanical behaviour. However, sand-clay mixtures, which are typically referred to as intermediate soils, cannot be easily categorized as either sand or clay. In this study, several monotonic undrained shear tests were carried out on Silica sand fine mixtures with various proportions, and a wide range of soil structures, ranging from one with sand dominating the soil structure to one with fines controlling the behaviour, were prepared using compaction method or pre-consoldation methods in prescribed energy. The shear strength of mixtures below the threshold fines content is observed that as the fines content increases, maximum deviator stress ratio decrease for dense samples while an increase is noted for loose samples. Then, by using the concept of fines content and granular void ratio, the monotonic shear strength of the mixtures was estimated. It was found that the shear behavior of mixtures is greatly dependent on the skeleton structure of sand particles.

NATM 터널에서 합리적인 강섬유보강 숏크리트 적용방안에 관한 연구

석종근(Chongken Seok),안태봉(Taebong Ahn) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.9

최근 제한적인 국토 조건, 차량 주행 편의 및 고속화, 국토의 효율적인 이용을 위하여 장대터널 비율이 증가하고 있다. 국내 터널 지보설계 시 RMR 및 Q-System에 의한 경험적 방법을 주로 사용하고 있으나, 숏크리트 지보재가 NATM 터널의 핵심지보재임에도 불구하고 현재 국내에서는 이와 관련된 연구가 미흡한 관계로 주로 국내외의 터널 적용사례를 바탕으로 충분한 검증없이 II등급 암반 조건에서부터 강섬유보강 숏크리트를 적용하고 있으며, 작용하는 하중에 관계없이 전단면에 일괄적으로 동일한 숏크리트 지보재를 적용하는 등 RMR 및 Q-System에서 제시하고 있는 기준보다 지보재를 다소 과다하게 적용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 적용사례에 근거한 지보패턴과는 달리, 연구지역의 지질조건인 대보화강암 기반인 산악터널 조건을 고려하여 일반 숏크리트와 강섬유보강 숏크리트 적용범위를 재평가하여 암반등급별 강섬유보강 숏크리트의 합리적 적용방안을 제시하고자 하였다. 또한 현장시험시공을 통해 계측 및 역해석을 이용한 수치해석을 수행하여 안정성을 검증하였다. 현장시험시공 및 수치해석결과 RMR 값이 동일 등급 내 상위에 분포하는 경우에는 지보패턴을 상위 등급에 준하는 설계가 가능한 것으로 나타났으며, 연구지역과 같이 암반상태가 대체로 양호한 상태인 대보화강암 기반 산악터널에서는 III등급까지 일반 숏크리트가 강섬유보강 숏크리트를 대체하여도 안정성에 문제가 없고, IV등급은 천단부에만 강섬유보강 숏크리트를 적용하여도 Key-block에 의한 낙반에 대한 안정성 확보가 가능한 것으로 평가되었다. Recently, the proportion of long tunnel has increased for efficient use of land due to limited land area, driving convenience and high speed. RMR and Q-System of empirical methods has been mainly used for tunnel support design in domestic. Although shotcrete is the key to NATM tunnel, the related studies are insufficient. So, steel fiber reinforced shotcrete is applied to II~V grade rocks on domestic and foreign applications. And same amount of shotcrete is equally applied to tunnel roof and wall regardless of the applied rock load. Shotcrete is applied excessively rather than the original proposed value of RMR and Q-System. Thus, this study is to reevaluate the application part of plain shotcrete and steel fiber reinforced shotcrete of tunnel in Daebo granite, and to propose the reasonable application method of steel fiber reinforced shotcrete. Field test and numerical back analysis using measurements were performed to verify stability. According to results, if RMR values are the upper class in the III grade, it can be designed in accordance with upper grade. In addition, if rock condition is good as a mountain tunnel in Daebo granite, it can be applied for plain shotcrete to III grade rocks because there is also no stability problems. And although steel fiber reinforced shotcrete is applied only crown of the tunnel in IV grade rocks, it is possible to secure stability for falling rock by key-block.

계측결과를 이용한 남악점토의 압축특성 비교

김동범(Kim Dongbeum),안태봉(Ahn Taebong) 한국지반환경공학회 2008 한국지반환경공학회논문집 Vol.9 No.5

연약지반의 압밀 침하는 침하속도를 예측하거나 수치 해석적 기법에 대한 것에 집중되어 있으며 실내시험으로부터 추정된 압축특성에 대해 계측결과 등을 이용하여 재평가하려는 시도는 매우 적다. 영산강 하구지역에서 분포하는 해성점토에 대하여 실내 표준 압밀시험, 현장에서 약 3년 동안 축적된 층별침하계, 간극수압계, 지하수위계의 계측결과를 바탕으로 한 현장계측 압밀곡선, 그리고 침하해석 프로그램인 PLAXIS를 이용한 연직 배수재가 설치된 지반의 성토이력에 따른 역 해석으로 압축성을 비교 하였다. 여러 제약조건에도 불구하고 현장계측결과에 의해 평가된 현장계측 압밀곡선은 표준압밀시험 결과와 비교적 잘 일치하였다. Compressibility of the marine clay was mainly studied velocity of consolidation and numerical analysis by this time but studies of reevaluated from the field measurement data was a little. For last three years, areal fills and extensive field instrumentations including settlement and pore water pressure were performed in the site of the Youngsan River estuary site, South Korea. From the settlement data, field consolidation curves for sub-layers were reconstructed. Effective surcharge loads during the staged loadings were calculated using the fill heights and the excess pore water pressures in the ground. In the numerical analysis (PLAXIS), prefabricated vertical drains were also simulated. Laboratory, field, and numerical analysis showed good agreements in compressibility. Due to different conditions and limitations of the clay was the same range of the oedometer tests.

대형재하시험을 통한 원지반 부착식 패널옹벽의 거동특성

신윤철(Yuncheol Shin),민경남(Kyongnam Min),김진희(Jinhee Kim),안태봉(Taebong Ahn) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.11

패널식 옹벽은 지보재를 통한 선지보 개념으로 프리캐스트 패널과 체결하여 원지반 강도를 최대한 보호하며 보강하는 공법이다. 최근 건설공사에서 대규모 깎기비탈면의 형성에 따른 토공량 증가와 환경 훼손을 최소화하고 용지제한에 따른 토지의 효율적인 이용을 위해 패널식 옹벽의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 원지반 부착식 패널옹벽은 자연암반 질감을 갖는 프리캐스트 콘크리트 패널을 사용하여 경관성을 향상시키고 완전한 Top-Down 시공법을 구현하도록 개발된 공법으로 수직절취와 패널의 원지반 직접부착이 가능해 비탈면 이완을 최소화하고 터파기 및 되메우기 공종을 배제하여 시공성을 개선하였다. 본 연구는 현장시험시공을 수행하여 수직절취 및 Top-Down에 대한 시공성을 확인하고, 대형재하시험과 하중단계별 계측결과를 분석하여 원지반 부착식 패널옹벽의 거동특성을 분석하였다. A precast panel wall system resists against the horizontal earth pressure by increasing the shear strength of ground by reinforcement connected to the panel. The application of precast panel wall system is growing to lately minimize the earth work and environmental damage caused by large cut slope and to use the limited land effectively. The ground adhered panel wall system is the construction method that has the panel engraved with natural rock shape to improve the landscape. This system is developed to complete Top-Down method, and it is possible to have vertical cut, and to adhere to in-situ ground, improve construction ability by minimizing the ground relaxation and exclusion the trench and backfill process. In this study the field tests were performed to verify the construction ability about the vertical cut and complete Top-Down process and the construction behavior of ground adhered panel wall system was analyzed by large scale loading test and measurement results during loading test.