• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.561-571
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• 2019

NATM 공법을 이용한 터널굴착 시 발파공 천공 및 장약 작업은 전체 터널 굴착 시간의 30% 이상을 차지하는 중요한 과정이다. 최근에는 이 공정을 활용하여 천공작업 도중 얻어지는 타격압, 천공속도 등을 바탕으로 터널 굴착면 전방의 지반상태, RMR 등을 예측하는 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 선행 연구들은 대부분 화강암으로 대표되는 화성암질 지반에 대해서만 수행되어 왔다. 본 연구에서는 유사한 RMR의 범위를 가지는 화성암의 천공속도를 퇴적암(특히, 역암, 사암 및 셰일)의 천공속도와 비교/분석하였으며, 유사한 RMR 값을 가지는 암이라 하더라도 암질 종류에 따라서 천공속도가 크게 달라질 수 있음을 확인하였다. 퇴적암에서의 천공속도가 화성암에서의 속도보다 더 빨랐으며, 또한 화성암의 경우 천공속도와 RMR등급에 따른 천공속도의 차이는 거의 없는 것에 반하여, 퇴적암의 경우는 RMR등급이 낮아질수록 천공속도는 증가함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.479-489
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• 2009

터널 굴착시 굴진면 전방의 지반상태를 사전에 파악하는 것은 터널의 안정성을 증가시킴과 동시에 시공성을 향상시켜 경제적인 터널 시공을 할 수 있도록 한다. 이에 본 연구에서는 터널 천공시 획득되는 천공데이터를 이용하여 굴진면 전방의 암반강도를 예측하고자 하였다. 이는 암반강도가 현장에서 암반분류 및 지보패턴 설계 등의 핵심인자로 가장 보편적으로 활용될 뿐만 아니라, 암반강도의 변화를 통해 굴진면 전방의 지반상태 변화를 예측하는데도 활용할 수 있기 때문이다. 이를 위해 본 연구에서는 다양한 강도 특성을 보이는 균질한 암석시험편을 대상으로 착암기 종류를 변화시켜가며 천공실험을 수행하였다. 실험결과 천공속도는 다른 천공데이터들과 착암기의 종류 및 암석의 강도에 따라 고유한 값을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 동일한 암석에 대해 천공시 타격압이 증가하면 천공속도는 선형적으로 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 터널 시공 현장에서 착암기의 제원, 현장 계측 데이터 및 천공속도와 암반강도의 상관관계를 이용하여 터널 굴진면 전방의 암반강도를 예측할 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권9호
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• pp.13-20
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• 2016

본 연구에서는 PRD 방식으로 암반천공을 위해 사용되는 두 공법, 즉 T-4 천공 공법과 암반 이중천공 공법에 대한 현장계측을 실시하고 각 공법의 적용으로부터 발생된 진동, 소음, 천공속도 및 천공수직도를 조사하였으며 그 결과를 비교 및 분석하였다. 이를 바탕으로 두 공법에 관한 관련 계측자료를 제공하고 그 차이점을 파악하여 향후 암반천공으로 인한 주변 민원피해를 최소화하고 천공의 효율을 향상 시키고자 함에 그 목적이 있다. 본 연구에서 제한된 현장계측을 토대로 비교한 결과 암반 이중천공 공법이 T-4 천공 공법에 비해서 진동 및 소음이 보다 작게 발생하는 특징을 나타냈으며 이와 더불어 천공속도와 천공수직도는 더 양호한 특징을 가지는 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제18권3호
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• pp.15-28
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• 2000

국내에서는 Heavy ANFO로 더 잘 알려져 있는 Emulsion Blends는 왁스 대신 오일을 사용 하여 상온에서 펌핑이 가능하도록 한 에멀젼과 ANFO(또는 초안)의 혼합물을 일컫는다. ANFO는 저렴하고 안전하며 장약이 쉽고 밀장전되는 장점이 있지만, 내수성이 거의 없고 폭발 속도가 느리며 장약 비중이 0.75∼0.90g/cc 정도로 낮아 폭약으로서 그 위력이 작은 단점을 갖고 있다. Blends는 수용성 ANFO 입자 사이의 빈 공간을 내수성 에멀젼이 태우고 있는 형태로서 에멀젼 함량 25%부터 내수성이 나타나기 시작하여 에멀젼 함량 40% 이상에서는 완전한 내수성을 갖게 되며, 에멀젼의 함량이 증가할수록 폭발속도는 카트리지 에멀젼 폭약에 근접하게 된다. 장약 비중은 에멀젼의 함량이 증가하여 45% 근처에서 1.25∼ 1.30g/cc의 최대 값을 갖지만, 그 이상의 에멀젼 함량에서는 기폭 감도 저하로 예감제를 사용하여 비중을 감소시키는 것이 바람직하다. Blends는 자체에 물을 함유하고 있으므로 열역학적으로 계산된 단위 중량당 반응열은 ANFO에 비해 매우 적지만, 폭발속도, detonation pressure(폭굉압), borehole pressure(폭발압력) 등이 ANFO에 비해 크므로 폭발압력에서부터 암석의 파괴가 가능한 압력가지의 단위 중량당 유효한 에너지의 양은 암석의 강도가 커질수록 ANFO에 비해 매우 적지만, 폭발속도, ANFO와 비슷해진다. 따라서 장약 비중이 ANFO의 130∼145%로 높은 Blends는 동일한 천공에 더 많이 장약할 수 있어 단위 천공당 암석 파괴에 이용되는 유효 에너지의 총 양이 커지게 되므로, 공간격과 저항선을 늘릴 수 있어 총 천공수를 감소시킬 수 있다. 결론적으로, Blends의 장점은 내수성과 함께 비장약량은 비슷하거나 약간 증가하는데 비해, 천공수는 크게 감소하여 전체적으로는 발파 현장의 경제성이 향상된다는데 있다.

• 터널과지하공간
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• 제13권4호
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• pp.316-320
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• 2003

본 연구에서는 불규칙한 천공장이 발파진동에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 각각 2.lm 2.3m, 2.4m의 천공장에 대한 최대 진동속도와 삼승근환산거리의 관계를 비교 분석한 결과동일 환산거리에서 천공장의 크기가 길어질수록 더 큰 진동속도를 보였다. 그러므로 허용진동 속도이하의 일정범위의 발파 진동치를 유지하기 위하여서는 규clr적인 천공이 되도록 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제11권3호
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• pp.66-78
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• 2009

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.42-53
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• 2013

천공 작업 시 드릴비트 버튼의 타격 속도와 타격 간격은 천공효율을 높이는데 있어 매우 중요한 요소이다. 따라서 본 연구에서는 버튼의 타격 속도 및 간격에 따른 암반 파쇄성능을 분석하기 위하여 홉킨스바 시험기를 이용한 타격시험을 수행하였다. 먼저, 버튼의 타격속도에 따른 암석파쇄 현상을 분석하기 위하여 단일타격 시험을 수행하였고, 수치해석을 통해 단일 타격 시험에 대한 암석의 파쇄과정을 모사하였다. 다음으로 버튼의 타격 간격에 따른 천공효율을 예측하기 위하여 타격 후 설정된 거리만큼 암석 시료를 이동시키고 재차 타격하는 방식으로 다중타격 시험을 수행하였다. 타격시험 후 암석의 천공부피는 레이저 스캐너를 이용하여 측정하였으며, 타격에너지와 천공부피를 통해 천공성능을 계산하였다. 이러한 시험 결과를 바탕으로 직경 102 mm 드릴비트의 1회 타격 시 천공성능을 예측하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제38권1호
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• pp.14-22
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• 2020

천공 중 비트의 손상은 천공 효율을 떨어뜨리는 주요 원인이다. 현재 천공 중 비트의 마모와 손상에 대한 관리는 현장 작업자의 기술에 의지하고 있어 이를 예측하고 관리하는 시스템의 구축이 시급하다. 비트의 정확한 손상 시점을 판단하기 위해 천공 중 발생하는 소음 자료를 이용해 웨이블릿 변환 분석을 하였다. 이를 통해 얻은 시간-주파수 스펙트럼을 분석한 결과 천공 후 652.8 sec에 주파수 500 Hz 구간에서 웨이블릿 변환 값이 0.9로 최대치가 되는 이상점을 확인하였다. 또한, 천공 속도 분석을 통해 이상치가 발견된 후 천공 속도가 평균인 32 mm/s 보다 9 mm/s 줄어든 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 웨이블릿 변환 분석을 이용해 천공 중 드릴 비트의 손상을 진단할 수 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.26-35
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• 2020

터널공사는 국내 공공건설공사의 중요한 부분을 차지하고 있으며, 다양한 장비와 기술의 개발로 터널공사 시공방법이 발전하였고 현장에 적용되고 있으나 공사비산정기준은 아직까지 현장실태를 제대로 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장실태를 반영한 공사비산정기준 수립을 위하여 관련 문헌조사 및 현장조사를 통해 합리적인 터널공사비 산정기준을 제시하였다. 먼저 현재 건설공사 표준품셈에서 정하는 터널공사비 산정기준의 각 항목들을 분석하고 현장조사를 통한 실제 현장시공의 실태와 비교 분석하였다. 주요 조사내용으로는 암판정 및 내공측량, 천공속도, 버력처리 장비조합 등 싸이클 시간과 관련된 작업 시간에 대한 조사와, 굴착 투입인원에 대한 현장별 적용실태를 확인하였다. 현장 조사결과를 바탕으로 터널굴착 1발파당 싸이클 시간, 천공기계의 천공속도, 버력처리 장비조합, 터널굴착 투입 작업인원에 대한 개선안을 제시하였다. 싸이클 시간의 경우 천공준비 시간에 암판정 및 내공측량 시간을 반영하였으며, 천공기계 속도는 컴퓨터 점보드릴의 천공속도를 반영하였다. 버력처리는 상차장비의 규격을 현장 시공실태에 맞추어 개정하였으며, 터널굴착 투입 작업조를 현장실태에 맞추어 개선안을 제시하였다. 본 연구를 통하여 현장 시공실태를 반영한 공사비산정기준이 제시되었으며, 터널공사 적정공사비 확보에 일조할 것으로 기대된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제19권1호
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• pp.31-40
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• 2001

일반적으로 장공발파(長孔發破) 방법(Long hole blasting method)은 그동안 주로 대규모 채탄막장이나 댐 기초굴착, 광산 등에서 행하여져 왔으나 최근 토목터널에서 시공 효율성 및 경제성을 목적으로 관심이 높아지고 있다. 기존의 터널설계 패턴은 I -Type을 기준으로 3.5~3.8m 천공이며 신공법 적용시 최대 4.Om까지 설계되는 것이 보통이었다. 과거 착암장비는 천공장이 늘어남으로서 슬러지에 의한 천공속도가 저하되어 천공비가 증가하기 때문에 빠른 슬러지 배제가 필요하고 Rod의 휨 현상에 의한 천공오차의 증대를 초래할 수 있는 단점이 있었다. 그러나 최근 장비의 발달로 인하여 천공각도 및 천공장 등을 Computer로 모니터링하여 제어할 수 있어 정밀한 천공이 가능하여 졌고 또한, 고성능 에멀젼계 폭약(Super Emulsion)의 개발로 그동안 극 경암터널에서 에멀젼계 폭약의 단점으로 여겨졌던 비 장약량의 증대와 사압현상의 발생, 굴진효율 저하문제론 극복할 수 있었다. 따라서 본 연구는 현재 건설중인 대상현장을 중심으로 장공 터널발파의 효율성과 경제성을 분석하고 나아가 암질에 따른 새로운 Type별 설계기준을 마련하는 기초자료로서 활용하고자 하였다. 된 연구의 대상현장은 충북 괴산군 영풍면 소재 중부내륙(여주-구미간) 고속도로 제 9공구 이화터널 건설공사현장으로 $\varphi{102mm}$ 무 장약공 Cylinder 4공을 이용한 심발법을 사용하였으며 천공장은 최대 5.0m로 2000년 11일 15일에서 동년 12월 15일까지 31일간 총 112회의 시험발파를 실시하여 평균 92%의 높은 굴진 효율을 기록하였다.