흙막이 벽체용 차수 재료의 현장 시험시공

김동구(Kim, Dongku),이철희(Lee, Chulhee),김동규(Kim, Donggyou) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

모듈러 도로시스템을 위한 지지모듈 설계 및 성능평가

김동규(Donggyou Kim) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.12

국내의 공용 중인 도로의 연장의 증가와 함께 유지보수 비용 및 교통혼잡비용도 함께 증가하고 있는 추세이다. 도로의 유지 보수 비용 및 소요시간의 단축을 위하여 기존에 지속가능한 장수명 모듈러 도로시스템이 제안되었다. 본 연구에서는 제안된 시스템의 하부구조인 맞춤형 지지모듈의 설계 및 성능평가를 수행하였다. 하중을 결정하고 형태가 다른 2가지의 맞춤형(Cross-Beam 형태) 지지모듈을 설계, 제작하였다. 제작한 맞춤형 지지모듈을 시공하고 성능이 더 우수한 형태의 지지모듈 선정을 위하여 정하중재하 시험을 진행하였다. 하중재하 시험 결과 두가지 형태의 맞춤형 지지모듈에서 측정된 최대 토압은약 158kPa 차이가 났으며, 최대 침하량은 약 0.032mm의 차이가 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 하부곡선형 Cross-Beam 형태의 맞춤형 지지모듈의 성능이 더 우수한 것으로 판단된다. As the number of using road in Korea increases, maintenance costs and traffic congestion costs also increase. In order to reduce maintenance cost and time of road, existing long - lived modular road system has been proposed. In this study, the design and performance evaluation of the adaptable support module, which is the substructure of the proposed system, was performed. Two adaptable (Cross-Beam type)support modules were designed and fabricated to determine the load and shape. A adaptable support module was constructed and a static load test was carried out to select the type with better performance. As a result of the load test, the maximum value of the measured earth pressure difference is about 158 kPa and the settlement amount is about 0.032 mm in the two types of adaptable support modules. Based on these results, it is concluded that the performance of the adaptable support module of the bottom curved cross-beam type is better.

측벽부 숏크리트 보강에 의한 재래식 도로터널 단면확대

김동규(Kim, Donggyou),신영완(Shin, Youngwan) 한국지반환경공학회 2012 한국지반환경공학회논문집 Vol.13 No.12

도심지 내에서 교통량 증가로 인하여 차선확대가 요구되는 경우, 기존 터널은 증가된 차선만큼 단면을 확대할 필요가 있다. 터널 단면확대 공사로 발생되는 터널주변의 교통정체를 해소하기 위하여 터널 내에 직사각형 단면의 프로텍터를 설치하여 프로텍터 내부로 교통흐름을 유지하기도 한다. 프로텍터를 사용하면 터널 측벽 하부에서 프로텍터와 굴착 면 사이의 공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능할 수도 있다. 본 연구에서는 터널 측벽 하부의 협소한 공간에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트 두께를 증가시켜 터널의 안정성을 확보하는 방법을 제안하였다. 기존 2차선 재래식 터널을 3차선 및 4차선 NATM터널로 확대 시공할 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공한 경우, 록볼트를 시공하지 않은 경우 및 록볼트를 시공하지않고 숏크리트 두께만 증가시킨 경우에 대하여 터널의 천단변위, 내공변위 및 숏크리트에 발생한 응력을 비교분석하였다. 천단변위 및 상반 내공변위는 차이가 거의 없었으며, 하반 내공변위는 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3mm 크게 발생하였다. 또한 숏크리트에 발생한 휨압축응력은 터널 측벽 하부에 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 1.3MPa 크게 발생하였다. 록볼트 미시공에 의해 추가 발생된 숏트리트 응력을 감소시키기 위하여 기존 숏트리크 두께의 20%(250mm →300mm, 4차선 터널)및 25%(200mm →250mm, 3차선 터널)를 추가 시공하면 록볼트를 시공할 경우와 비슷한 응력수준을 나타내는 것으로 분석되었다. The existing tunnel in urban area can be enlarged because of requirement of road-widening by traffic growth. The protector with rectangular cross section can be set up in the tunnel, which will be constructed for enlargement of width, to solve traffic jam around the tunnel. It is impossible to install the rockbolt in the lower area of tunnel due to a limited space between the protector and cutting surface. The objective of this study is to suggest the method of shotcrete thickness increase instead of rockbolt installation in the side wall of tunnel for the stability of tunnel. Numerical analysis was performed to evaluate displacement at the crown of tunnel, convergence of tunnel, and stress in shotcrete lining in 3-lane and 4-lane NATM tunnels enlarged from 2-lane conventional tunnel. There were three types of analysis condition, rockbolt installation, no rockbolt installation, and increase of shotcrete thickness without rockbolt in the side wall of tunnel. There was no difference on the displacement at the crown and the convergence of upper tunnel. In the lower tunnel, the convergence in case of no rockbolt installation was larger as maximum 1.3mm than that in case of rockbolt installation. The stress in shotcrete lining in case of no rockbolt installation was larger as maximum 1.3MPa than that in case of rockbolt installation. Numerical analysis was performed to compare the behavior of shotcrete with rockbolt with that of shotcrete, which its thickness was increased, without rockbolt. The shotcrete has an increase of 20%(250mm →300mm, 4-lane tunnel)~25%(200mm →250mm, 3-lane tunnel) in its thickness to reduce the stress in shotcrete lining. The behavior of shotcrete lining increased the shotcrete thickness by 20%~25% was similar to that of existing shotcrete lining with rockbolt.

수치해석적 방법을 통한 저토피 및 암질불량구간의 터널 안정성 검토

김정국(Jungkuk Kim),김희수(Heesu Kim),반호기(Hoki Ban),김동규(Donggyou Kim) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.11

우리나라는 국토 전체 면적 중 70% 이상 산악지형으로 철도공사 시 주행성능 확보를 위해 터널 공사가 매년 증가하고 있다. 터널공사가 증가함에 따라 터널굴착 방법 또한 다양해지고 있다. 굴착부의 지반이 풍화암으로 구성되어있으면 다양한 터널굴착 공법이 적용될 수 있지만 굴착부가 파쇄대를 지나거나 저토피의 계곡부를 지나는 경우 터널 굴착 시 붕괴의 위험성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 지반에서의 보강공법을 제시하고자 저토피 및 암질불량구간의 굴착 중인 대표터널을 선정하였다. 수치해석은 암질불량구간일 때 강관을 미적용한 경우와 적용한 경우, 저토피 구간일 때 터널 상부에 고화토를 성토한 경우 강관 보강을 적용하여 수치해석을 통해 안정성 분석을 수행하였다. Tunneling is widely increased in rail-road construction due to the large portion of mountainous regions in Korea as well as the improving running performance of train. Tunneling under poor rock condition, shallow overburden, or existing fault zone has high risk for collapse. Therefore, this study presents the stability of tunnel under unfavorable geological conditions using finite element methods.

지질이상대가 존재하는 구간에서의 터널의 장기거동 예측

반호기(Hoki Ban),김희수(Heesu Kim),김정국(Jungkuk Kim),김동규(Donggyou Kim) 한국지반환경공학회 2023 한국지반환경공학회논문집 Vol.24 No.8

지반이상대 구간을 지나는 터널은 시공 중 또는 시공 후 지반융기, 균열, 전단 파괴 등의 이상변위 발생이 많이 보고되고 있다. 이러한 이상변위가 지속되거나 큰 경우에는 최종적으로 터널 붕괴위험의 우려가 있으며, 다양한 보강공법을 사용하여 터널 붕괴위험을 저감시키고 있다. 본 연구에서 살펴본 터널은 막장이 완전 풍화상태가 주를 이루며 부분적으로 심한 풍화상태로 분포하는 구간에 시공되었다. 시공 중 터널 내공변위를 침범하여 강지보 및 숏크리트를 재시공하였으며, 기존 설치된 flat형 인버트의 제거없이 현 상태에서 라이닝 철근 보강공법을 적용하였다. 이러한 보강공법을 적용 후 실시한 계측 자료를 바탕으로 바닥의 융기 가능성 구간에 대하여 수치해석적인 방법으로 장기변위 예측을 통해 터널의 장기적인 안정성을 검토하였다. Tunnelling through the geological anomalies has widely known to have many difficulties such as bottom heave, crack of lining, squeezing and so on. To stabilize the tunnel during the construction or after construction, various reinforcing methods have been introduced and applied such as micropiling at the bottom of tunnel to prevent the bottom heave. In this study, long-term behavior of tunnel in the presence of geological anomalies was predicted using numerical analyses. To this end, material properties for swelling rock model capable of representing the rock swelling behavior was obtained using matching process with measured data to validate the adopted model. After the model validation, simulations were performed to predict the long-term behavior of tunnel in the geological anomalies.

터널의 비접촉 이동식 상태점검 장비: 리뷰

이철희,김동규,Chulhee Lee,Donggyou Kim 한국터널지하공간학회 2023 한국터널지하공간학회논문집 Vol.25 No.3

The purpose of this paper is to examine the most recent tunnel scanning systems to obtain insights for the development of non-contact mobile inspection system. Tunnel scanning systems are mostly being developed by adapting two main technologies, namely laser scanning and image scanning systems. Laser scanning system has the advantage of accurately recreating the geometric characteristics of tunnel linings from point cloud. On the other hand, image scanning system employs computer vision to effortlessly identify damage, such as fine cracks and leaks on the tunnel lining surface. The analysis suggests that image scanning system is more suitable for detecting damage on tunnel linings. A camera-based tunnel scanning system under development should include components such as lighting, data storage, power supply, and image-capturing controller synchronized with vehicle speed.

고로슬래그미분말 및 강섬유를 적용한 고유동 흙막이 벽체 재료의 성능 평가

김동규,유강민,이승태,Kim, Donggyou,Yu, Kangmin,Lee, Seungtae 한국지반환경공학회 2022 한국지반환경공학회논문집 Vol.23 No.11

The objective of this study is to evaluate the mechanical properties of high-flowable retaining wall material (RWM) incorporated with ground granulated blast-furnace slag (SG) and steel fiber (SF) based on a comparison with those of ordinary portland cement (OPC). To produce the specimens of RWM, some chemical agents such as superplasticizer (SP), air-entrained agent (AEA) and viscosity modifying agent (VMA) are added in the fresh RWM. The compressive, split tensile and flexural strength measurements were performed on the hardened RWM specimens. Additionally, surface electric resistivity and absorption tests according to ASTM standards were carried out at predetermined periods after water curing. It was found that the mechanical properties of slag cement concrete (SGC) RWM mix are better than those ordinary portland cement concrete (OPC) RWM mix. The effect of SF is remarkable to improve the mechanical properties of RWM mixes. It is noted that the usage of SG shows a beneficial effect to resist water penetration as well as long-term strength development of RWM mixes. 본 연구는 고로슬래그미분말(SG) 및 강섬유(SF)를 적용한 고유동 흙막이 벽체 재료(RWM)의 역학적 성능을 평가하기 위한 것으로써, 흙막이 벽체 재료의 재료분리저항성, 유동성, 연행공기량을 확보하기 위하여 고성능감수제, 공기연행제 및 증점안정화제를 굳지 않은 흙막이 벽체 재료에 적정량을 사용하였다. 흙막이 벽체 재료 경화체의 강도특성을 고찰하기 위하여 압축, 할열 인장 및 휨강도를 소정의 재령에서 측정하였으며, 표면전기저항, 흡수율 실험을 통하여 흙막이 벽체 재료의 역학적 성능을 평가하였다. 실험결과에 따르면 SGC 배합은 OPC 배합에 비하여 대체적으로 우수한 성능을 나타내었으며, SF는 흙박이 벽체 재료의 역학적 성능향상에 효과적인 것으로 조사되었다. 특히, SG의 사용은 흙막이 벽체 재료의 장기강도 발현 뿐만 아니라 차수성능 향상에 기여할 것으로 판단된다.

수치해석을 이용한 터널 부재의 열화로 인한 장기 거동 예측

반호기(Hoki Ban),김동규(Donggyou Kim) 한국지반환경공학회 2022 한국지반환경공학회논문집 Vol.23 No.12

본 논문은 터널을 구성하고 있는 구성요소(지보재, 주변지반)들의 열화로 인한 터널의 장기거동을 수치해석을 이용하여 예측/분석하였다. 터널의 구성요소들은 시간이 지남에 따라 열화를 겪게 된다. 이러한 열화로 인해 터널의 장기적인 안정성을 예측하는 것은 매우 중요한 이슈이다. 따라서 본 연구에서는 열화를 예측하는 모델을 제시하였으며, 이 모델은 두 개의 파라미터로 구성되어 있다. 그 중 하나는 부재 및 주변지반의 열화로 인해 남아있는 잔류강도를 나타내며, 나머지 하나는 열화되는 모양을 표시한다. 제안한 열화 모델을 이용하여 수치해석을 수행하여 터널의 장기거동을 예측하였다. 그 결과 열화로 인해 터널 주변 지반의 이완응력이 증가하여 터널의 장기적인 안정성에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. This paper presents the long-term behavior of tunnel considering the degradation of concrete lining and surrounding soil. Tunnel is a composite structure which has supporting elements (shotcrete, lining, and rockbolt) and surrounding soils. These supporting elements and surrounding soils undergo the degradation as time goes. A proposed degradation function which has two parameters which control the residual strength and degradation shape was applied to the numerical analysis. The results showed the plastic zone was spread around tunnel due to the degradation leading to the increase in unstability of tunnel.

수치해석을 이용한 터널의 시간의존성 거동 예측 모델에 관한 연구

반호기(Ban, Hoki),김동규(Kim, Donggyou),이철희(Lee, Chul Hee),김희수(Kim Hee-Su) 대한토목학회 2021 대한토목학회 학술대회 Vol.2021 No.10

모듈러 도로시스템 적용을 위한 지지구조 모듈의 설계사례 연구

이주형(Juhyung Lee),백두현(Duhyun Baek),김동규(Donggyou Kim) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.11

본 연구는 모듈러 도로시스템에 적용 가능한 맞춤형 지지구조 모듈러 개발을 위한 기초연구로서 연약지반 조건에 대한 지지구조 모듈의 설계사례 연구를 수행하였다. 지지구조 모듈은 크로스빔 지지구조와 크로스빔-말뚝 지지구조 두 가지 형식으로 제안하였다. 두 형식에 대한 설계검토를 통하여 연약지반에 대해서는 크로스빔-말뚝 지지구조가 적합한 것을 확인하였으며, 모듈러 도로시스템에 적합한 크로스빔-말뚝 지지구조의 제원을 도출하였다. 맞춤형 지지구조 모듈러 개발을 위해서는 향후 다양한 국내 도로건설 현장의 원지반이나 노체에 대한 DB를 구축하고 설계사례 연구를 통하여 지반조건에 따른 지지구조 모듈의 분류 및 체계화가 필요할 것으로 판단된다. This study is the basic research to develop the customized base module for modular road system. A case study was carried out on designs of base module for soft soil condition. Two types of base module was proposed; crossbeam module and crossbeam-pile module. Based on the case study, it was verified crossbeam-pile module is suitable for soft soil condition and the optimum dimension of crossbeam-pile module for modular road system constructed on soft soil was determined. For development of the optimal base modular for modular road system, it is needed in the future to build a data base about ground and roadbed of road construction sites and to classify and systemized base modules according to soil conditions through many case studies.