• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권4호
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• pp.243-253
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• 2022

본 연구에서는 회전식 절삭시험기를 활용하여 TBE (Tunnel Boring Extender)의 굴착효율을 평가하였다. 회전식절삭시험에서 TBE에 의한 굴착과정을 모사하기 위하여 중앙부가 선행 굴착되어 있는 중공형의 암석모사시험체를 모르타르를 이용하여 제작하였다. 회전식 절삭시험기에 설치된 언더커팅 디스크(undercutting disc cutter, UDC)를 이용하여 나선궤적을 따라 암석을 절삭함으로써 TBE에 의한 굴착과정을 모사하였으며, 언더커팅 디스크의 절삭조건을 변화시켜가며 절삭조건들이 커터작용력 및 비에너지에 미치는 영향을 살펴보았다. 시험결과로부터 UDC의 커터작용력은 반경압입깊이와 수직압입깊이가 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 세 방향의 작용력 중 수직력의 비중이 매우 크게 나타났다. 반면 비에너지는 반경방향과 수직방향 압입깊이에 따라 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었고, 특히 두 압입깊이의 비에 따라 비에너지가 최소화되는 지점이 나타날 것으로 판단되었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.71-78
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• 2004

국내 재개발 및 건설공사현장에서 암반파쇄 및 굴착 절취 작업의 일환으로 화약을 사용하는 발파공법과 유압 장비를 이용한 무진동 절취 공법, 브레이커를 이용한 파쇄 공법이 대표적으로 사용되고 있다. 유압력을 이용한 무진동 절취공법은 진동, 소음, 비석 등의 공해를 제어하고, 현장에 인접한 보안물건을 보호하며, 기상조건에 제한을 받지 않아 민원을 예방함과 동시에 암 절취 공사의 효율성을 높일 수 있어 암반 파쇄에 따른 여러 분야에서 적용되고 있다. 그러나, 현행 무진동 절취공법은 암반의 특성을 정확하게 파악하지 않고 대부분을 경험에 의존하여 시공패턴을 설정하고, 시공이 행하여지고 있다. 이러한, 각각의 암반 파쇄 공법은 그 적용에 따른 경제적 이익과 시공성, 안전성등을 극대화 할 수 있으나, 반대로 적절하지 못한 공법 적용은 커다란 경제적 손실과 시공성 및 안전성의 저하를 가져오므로 현장 주변 여건과 암반 상황 등 현장 여건을 종합 검토하여 공법 선정이 이루어져야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.151-163
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• 2011

LCM 시험은 디스크커터의 설계와 굴진성능 예측을 위한 가장 신뢰성 있는 시험으로 알려져 왔다. 하지만, 실대형 시료를 대상으로 실제의 커터 하중을 예측할 수 있는 이점이 있음에도 불구하고, 시료의 채취 및 운반이 용이하지 않고 1회 시험에 많은 비용이 소요된다는 단점을 갖고 있다. 또한 절리를 포함한 시료에 대한 시험의 경우, 시험 과정이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 시험에서 예측된 모델을 설계에 반영하기 어려운 경우가 많다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 수치해석 모델개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 입자의 유동해석을 효과적으로 묘사할 수 있는 PFC2D를 이용하여 디스크커터의 절삭운동에 의한 암석시험편의 파쇄형상 및 균열 전파양상을 분석하고자 하였다. 또한 절리를 포함한 암석시험편을 모델링하여 절리의 경사각, 절리의 경사방향 그리고 절삭면에 노출된 절리의 간격의 변화에 따른 디스크커터의 절삭력을 수치해석적으로 분석하였다. 해석결과, 절리의 경사방향이 디스크커터의 진행방향과 반대일 때, 절리의 경사각이 작을수록, 노출된 절리의 간격이 좁을수록 더 큰 절삭력이 요구됨을 알 수 있었다. 이와 같은 수치해석 결과를 토대로, 디스크커터와 절리의 분포 특성과의 상관관계를 LCM 시험 결과와 비교 분석한다면, 보다 정확한 수치모델을 개발할 수 있을 것으로 판단되며 TBM(Tunnel Boring Machine) 굴착성능 예측 및 디스크커터의 적합 설계에 합리적인 판단기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.386-396
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• 2022

로드헤더에 미치는 변수의 영향력을 분석하기 위해 픽커터 절삭시험 관련 참고문헌들을 조사하였고, 수록된 데이터들을 수집하였다. 입력 인자는 일축압축강도, 절삭 깊이, 절삭 간격, 받음각, 비틀림각, 출력 인자는 비에너지, 절삭력, 수직력으로 결정했다. 입력 인자와 출력 인자로 분류 후 실험계획법을 작성하였고 분산분석을 이용해 변수들에 대한 기여도를 조사하였다. 그 결과, 절삭력과 비에너지에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 일축압축강도와 절삭 간격으로 분석되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권4호
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• pp.367-380
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• 2024

In this study, a prediction model for the cutting force evolution in brittle rocks was developed. This model is based on indentation tests using a conical pick at a cutting depth of 9 mm. The behavior of the indentation mechanism was analyzed in three phases by using Evans' cutting mode. The peak values in the force history identified these phases. The variation in the local strength of the rock caused a large offset in the model prediction of chipping. Regression analyses showed that there is a strong power relationship between the upper bound of the cutting force along with chipping and depth of cut. The slope of the three crushing phases has been found to increase sequentially (α₁<α₂<α₃). In addition, a positive correlation existed between the Schmidt hardness and brittleness index that affects the lower and upper bounds of chipping. Consequently, the results clearly demonstrate that the new model can reasonably predict the evolution of the cutting force based on experimental data. These results would be beneficial for engineers to design and select the optimum excavation machine to reduce mechanical vibration and enhance cutting efficiency.

• 터널과지하공간
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• 제4권3호
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• pp.215-227
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• 1994

Rock Mass classifications have been developed in many European countries. The most widely used classification methods are the Rock Mass Rating (RMR) system proposed by Bieniawski(1973) and the Q-system developed By Barton et al. (1974). These methods are also adopted at many mountain tunnels and subway sites in our country. Here, a geomechanical classification for slopeds in rock, the "Slope Mass Rating"(SMR) is presented for the preliminary assessment of slope stabiliyt. This method can be applied to excavation and support design in the front part of tunnel and cutting area as a guide line and recommendation on support methods which allow a systemmetic use of geomechanical classification for rock slopes.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.139-152
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• 2008

본 연구에서는 TBM 디스크 커터의 암석절삭에 관하여 기존의 LCM시험을 모사하기 위한 수치해석을 실시하였다. 수치모사를 위하여 3차원 동적 파괴해석이 가능한 상용 프로그램인 AUTODYN-3D를 선정하였으며, 이를 통하여 각기 다른 4가지 이상의 커터간격 조건에 대해 수치해석을 수행하였다. 상기 프로그램 상에서 디스크 커터와 암석 시편을 3차원 형상으로 모델링 한 후, 8개 암종에 대해서 수치적 절삭시험을 진행하였다. 그 결과, 수치해석과 LCM시험에서 도출된 최적 커터간격은 대체로 일치하여, 추후 LCM시험결과를 보완할 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 등방성 암석에는 적용성이 매우 높았던 반면, 절리가 존재하거나 이방성을 가지는 암석의 경우에는 LCM시험결과와 비교하여 비에너지가 다소 크게 산출되었다. 따라서 이방성 암석의 모델링에 대한 추가적인 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제17권4호
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• pp.577-587
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• 2007

본 연구지역은 절취사면 연장이 약 450m에 달하며 사면 절취결과 암질의 측방변화가 현저한 지반조건을 나타냈다. 사면 안정대책의 수립을 위해 절취사면에서 구성암석, 지질구조, 불연속면의 방향성 등 지질공학적인 조사를 수행하였다. 절취사면의 방향성, 사면높이, 지반조건 등을 고려하여 6개의 Zone으로 구분하고, 안정성 분석은 불연속면의 방향성과 사면의 절취방향간의 기하학적 상관관계에 의한 안정성 분석이 가능한 DIPS 프로그램을 이용한 평사투영법으로 실시하였다. 사면안정성 분석결과를 바탕으로 시공성, 안정성, 경제성을 고려하여 비교적 큰 암괴의 이완시 도로 하단부에 미치는 영향을 최소화 할 수 있는 고강도 낙석 방지망(higth tensile steel wire net) 설치, 사면 보호공, 옹벽의 증고 등 다양한 공법으로 사면안정 대책을 수립, 시행하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.54-65
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• 2013

선형절삭시험(Linear Cutting Machine)은 TBM(Tunnel Boring Machine)에서의 디스크 커터 설계와 굴진성능 예측을 위한 가장 신뢰성 있는 시험 중의 하나로서, 실대형 암석시료를 대상으로 실제의 커터 하중을 예측할 수 있는 장점을 갖고 있지만, 시료의 채취 및 운반이 용이하지 않고, 1회 시험에 많은 비용이 소요되는 단점을 갖고 있다. 최근 선형절삭시험이 갖는 이러한 경제적 시간적 제약점들을 극복할 수 있는 현실성 있는 수치모델의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 3차원 입자결합모델을 이용하여 디스크 커터의 절삭에 의한 부산 응회암의 파쇄양상과 최적 커터간격을 도출하였다. 본 해석에서 분석된 비에너지는 $14.3MJ/m^3$ 일 때 최소값을 나타냈다. 이때의 최적의 s/p 비는 약 16 으로 분석되었으며, 부산응회암의 선형절삭시험 및 유한요소법에 의한 수치해석 연구결과와 유사한 경향을 나타냈다.