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지하 채굴적이 지표 구조물의 안정성에 미치는 영향에 관한 모형실험 연구
A Study on the Effect of Underground Openings on the Stability of Surface Structures Using Scaled Model Tests

김종우   (청주대학교 지구환경시스템공학과UU0001267  ); 전석원   (서울대학교 지구환경시스템공학부UU0000691  ); 서영호   (현대건설(주) 기술개발원CC0003088  );
  • 초록

    본 연구에서는 지하 채굴적이 상부 지표 구조물의 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 지하 채굴적의 심도와 보강 조건을 달리하는 네 가지의 경우에 대해 축소모형실험을 실시하였다. 이를 위해 실험목적에 부합한 모형 실험장치를 제작하였으며, 모형재료는 석고, 모래, 물의 혼합물을 사용하였다. 채굴적의 심도가 깊은 모형의 균열 개시압력은 얕은 모형에 비해 2.5배 더 크게 나타나 채굴적이 깊을수록 지반의 안정성은 우수하였다. 구조물의 하부 지반을 그라우팅으로 보강한 모형은 무보강 모형에 비해 균열 개시압력이 2.4배 커져, 보강을 실시하면 지반 안정성이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 대규모 보강을 실시한 경우는 소규모 보강에 비하여 최대 침하량이 작을 뿐 아니라 침하곡선이 완만하여 경사와 곡률도 작아지므로 지반 안정성은 보다 더 커질 것으로 판단된다.


    In this study, scaled-model tests were performed to investigate the effect of underground openings on the stability of surface structure around the abandoned coal mine areas. Four types of test models which had respectively different depths of openings and different ground reinforcement conditions were introduced, where the modelling materials were the mixture of sand, plaster and water. The model with deep openings were turned out more stable to the structure than the model with shallow ones, because the crack-initiating pressure of the former was 2.5 times as much as that of the latter. The models with ground reinforcement were also fumed out more stable than the model without reinforcement, because the crack-initiating pressure of the former was 2.4 times as much as that of the latter. Subsidence profiles were analysed to find the characteristics of slope and curvature, and the model with large reinforcement were turned out the most stable.


  • 주제어

    축소모형실험 .   채굴적 .   안정성 .   침하 .   지반 보강.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Peng,S.S. , Surface subsidence engineering / v.,pp.,
    2. 채굴지역에서의 건축물 기초지반 안정성 평가 연구 , 권광수;박연준 , 터널과 지하공간 / v.22,pp.174-181,
         
    3. Water and solvent effects on the strength of set plaster , P.Coquard;R.Boistelle , Int. J. of Rock Mechanics and Min. Sci. / v.31,pp.517-524,
    4. 원형공도의 점진적인 붕락에 따른 지표침하특성 , 지정배;김종우 , 한국암반공학회지 / v.10,pp.33-44,
         
    5. Scale model study of strata movement around mine roadways. Appratus, technique and some preliminary results , D.W.Hobbs , Int. J. of Rock Mech. Min. Sci. / v.3,pp.101-127,
    6. 석탄 채굴공동 상부 터널의 안정성 분석 , 송원경;정소걸;한공창 , 한국터널공학회논문집 / v.4,pp.135-142,
    7. 층상암반내 갱도의 변형거동에 관한 연구 , 김종우;이희근 , 대한광산학회지 / v.25,pp.320-331,
    8. 불연속암반내 공동주위의 변형거동에 관한 모형실험 및 수치해석 , 윤용균;신중호;양형식;이희근 , 대한광산학회지 / v.24,pp.299-309,
    9. 석회암 공동이 터널안정성에 미치는 영향에 관한 연구 , 전석원;김종우;홍창우;김영근 , 한국지구시스템공학회지 / v.40,pp.147-158,
    10. 우리나라에 분포하는 주요암석류의 역학적 특성 연구(제1보)-주요탄전 지역 및 지하발전소 건설지역에 분포하는 퇴적암의 역학적 특성 , 이정인;이희근;류창하;양형식 , 대한광산학회지 / v.19,pp.260-267,
    11. Deep excavations and tunnelling in soft ground , Peck,R.B. , Proc. 7th ICSMFE, Mexico, State-of-the-art Report / v.,pp.225-290,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (9)

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    2. Kim, Do-Hyung ; Choi, Chang-Rim ; Kim, Dong-Hyun ; Lee, Du-Hwa ; Lee, Baek-Song ; Je, Hae-Chan 2007. "A Case Study on Reinforcement of Ground and Foundation against Subsidence in Abandoned Mining Area" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, 17(4): 255~265     
    3. Baek, Seungcheol ; Jang, Busik ; Lee, Taegyu ; Lee, Sungmin ; Hwang, Jungsoon 2009. "A Study on the Stability Estimation Procedure for Reinforced Pillar of Twin Tunnel" 한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, 10(7): 81~91     
    4. Lee, Dong-Seok ; Joen, Jae-Hyun ; Park, Jong-Deok ; Lee, Seok-Won 2012. "Behavior of tunnel adjacent to weak zone by using scaled model test" 한국터널지하공간학회논문집 = Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, 14(3): 231~246     
    5. Kim, Byung-Ryeol ; Lee, Seung-Joong ; Choi, Sung-Oong 2013. "A Study on the Prediction of Surface Subsidence Zone through the Case Studies on Mined-out Area" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, 23(1): 31~41     
    6. Kim, Byung-Ryeol ; Lee, Seung-Joong ; Choi, Sung-Oong 2013. "A study on the Correlation Between Orientation of Joint Sets and Location of Subsidence Zone in Subsidence Area" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, 23(5): 392~400     
    7. Kim, Jong-Woo ; Heo, Seok 2016. "Stability Investigation of a Foundation Located above Limestone Cavities Using Scaled Model Tests" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, 26(6): 493~507     
    8. Kim, Jong-Gwan ; Yang, Hyung-Sik 2016. "Stability Analysis of the Inclined Pillars by Scaled Model Test" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, 26(6): 508~515     
    9. Lee, Sang-Hyun ; Lee, Hang-Lo ; Song, Ki-Il 2016. "The effect of formation of spherical underground cavity on ground surface settlement : Numerical analysis using 3D DEM" Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, 18(2): 129~142     

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    1. 1995 "현장계측과 수치해석을 이용한 가설 흙막이 구조물의 변형특성 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 5 (3): 223~229    
    2. 1997 "원환형 시험편을 이용한 간접인장실험에 관한 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 7 (3): 221~229    
    3. 1998 "가축성 강재 지보의 강도특성에 관한 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 8 (4): 261~274    
    4. 1999 "발파조건이 지반진동에 미치는 영향에 관한 사례 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 9 (1): 12~19    
    5. 2000 "원형공동의 점진적인 붕락에 따른 지표침하특성" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 10 (1): 33~44    
    6. 2000 "지하공간 굴착에 따른 수직파이프 구조물의 안정성해석" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 10 (4): 533~543    
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    8. 2003 "암반분류변수를 이용한 침하에 따른 수리전도도 변화 해석" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 13 (4): 321~329    
    9. 2004 "쌍굴터널 주변지반의 변형거동에 관한 모형실험 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 14 (5): 381~390    
    10. 2006 "이방성 암반의 방향성과 측압조건을 고려한 터널 모형실험 연구" 터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space 16 (4): 313~325    
  • 전석원 (63)

  • 서영호 (7)

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