• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.103-113
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• 2023

This study focused on understanding the relationship between the design of a tunnel boring machine disc cutter ring and its rock-breaking efficiency, as well as the applicable conditions of different cutter ring types. The discrete element method was used to establish a numerical model of the rock-breaking process using disc cutters with different ring types to reveal the development of rock damage cracks and variation in cutter penetration load. The calculation results indicate that a sharp-edged (V-shaped) disc cutter penetrates a rock mass to a given depth with the lowest load, resulting in more intermediate cracks and few lateral cracks, which leads to difficulty in crack combination. Furthermore, the poor wear resistance of a conventional V-shaped cutter can lead to an exponential increase in the penetration load after cutter ring wear. In contrast, constant-cross-section (CCS) disc cutters have the highest quantity of crack extensions after penetrating rock, but also require the highest penetration loads. An arch-edged (U-shaped) disc cutter is more moderate than the aforementioned types with sufficient intermediate and lateral crack propagation after cutting into rock under a suitable penetration load. Additionally, we found that the cutter ring wedge angle and edge width heavily influence cutter rock-breaking efficiency and that a disc cutter with a 16 to 22 mm edge width and 20° to 30° wedge angle exhibits high performance. Compared to V-shaped and U-shaped cutters, the CCS cutter is more suitable for soft or medium-strength rocks, where the penetration load is relatively small. Additionally, two typical case studies were selected to verify that replacing a CCS cutter with a U-shaped or optimized V-shaped disc cutter can increase cutting efficiency when encountering hard rocks.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2002년도 암반역학위원회 학술세미나 논문집
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• pp.103-114
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• 2002

Stability of cut-slope is considered to have a deep relationship with rock types since rock has its own engineering and geological characteristic such as shear strength, durability, weathering profile, geological structures. Therefore, analysis of geological and engineering characterisics of rock mass is essential for the evaluation of rock slope stability This paper introduces the statistical data of slope failure cases which was collected from highway slopes constructed in sedimentary rock mainly of shale in Ky ng-sang Basin. Primary failure feature in this area is planar failure along the bedding regardless of slope geometry. Even a disasterous slope failure case due to the thick clay layer between the beddings was reported. Failures and rock fall were reported to ocurred frequently after the completion of cutting due to the weathering, so long-term slope stability should be considered as a important factors in design.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.49-57
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• 2013

기존 발파를 이용한 암반굴착 공법은 효율적이나 심각한 수준의 발파진동 및 여굴/미굴을 발생시킨다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 워터젯 절삭기술을 이용하여 터널 계획선을 따라 자유면을 형성한 후 발파하는 공법을 제안하고 있다. 제안공법은 (1) 발파진동/소음을 저감시키고, (2) 여굴/미굴을 최소화 시키고, (3) 굴착효율 극대화가 가능하다. 제안공법의 효과를 검증하기 위해 기존에 널리 쓰이고 있는 스무스 블라스팅(smooth blasting) 공법을 실험 대조군으로 설정하여 동일한 조건에서 현장실험을 수행하였다. 실험결과, 발파 진동은 최대 55% 감소하고 여굴/미굴은 거의 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 또한 굴착효율은 기존공법에 비해 뛰어난 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제안하고 있는 워터젯 자유면을 이용한 암반 발파공법은 도심지 굴착공사뿐만 아니라 지하구조물 구축공사에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권6호
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• pp.527-534
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• 2019

There have been developed a number of methods to assess the abrasivity of rock materials with the increased use of mechanized rock excavation. These methods range from determination of abrasive and hard mineral content using petrographic thin section analysis to weight loss or development of wear flat on a specified cutting tool. The Cerchar abrasivity index (CAI) test has been widely accepted for the assessment of rock abrasiveness. This test has been considered to provide a reliable indication of rock abrasiveness for isotropic rocks. However, a great amount of rocks in nature are anisotropic. Hence, viability assessment of Cerchar abrasivity test for the anisotropic rocks is investigated in this research. The relationship between CAI value and quartz content for the isotropic rocks is well known in literature. However, a correlation between EQ, F-Schimazek value, Rock Abrasivity Index (RAI) and CAI of anisotropic rocks such as phyllite was done first time in literature with this research. The results obtained with this research show F-Schimazek values and RAI values should be considered when determination of the abrasivity of anisotropic rocks instead of just using Cerchar scratch test.

• 화약ㆍ발파
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• 제34권3호
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• pp.1-9
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• 2016

성형폭약의 조절발파 효과를 확인하기 위하여 정밀폭약에 금속라이너의 재질과 두께를 달리하여 상대적으로 폭속이 작은 암석 절단용 성형폭약을 제작하였다. 성형폭약이 암반 내부에서 기폭될 때 방향성 절단을 유도하기 위하여 폭약 양쪽으로 금속라이너를 부착하였다. 또한 콘크리트 부재 실험을 통하여 성형폭약의 성능을 확인하였고 성형폭약과 공벽과의 적정 이격거리를 유지하기 위한 센터 가이더를 제작하였다. 실험결과 0.8mm 두께의 Fe 라이너가 장착된 성형폭약을 사용할 때 가장 깊은 노치가 형성되었고, 콘크리트 부재의 방향성 절단을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제33권1호
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• pp.77-88
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• 2000

The goal of this study is to assess the spatial distribution of natural slopes and cutting slopes under would-be development. For this goal, a quantitative slope stability analysis method using GIS integrated with a computer program was developed. Through field investigations, the discontinuity parameters were collected such as orientation of discontinuity, persistence, spacing, JRC, JCS, and water depth. The distributions were interpolated from the ordinary kriging method in ARC/INFO GIS after variogram analysis. The layers showing all parameters needed for limit equilibrium analysis were constructed. The final layer using GIS works composed of 162,352 polygons, that is, unit slopes. The rock slope stability analysis program was coded by C++ language. This program can calculate geometrical vectors related to rock block failures using input orientation data and direction and dimension of strength to occur failure. Also, this can calculate shear strength of joints through empirical equations and quantitative factors of safety. This methodology was applied to the study area which is located in Jaecheon city and Danyang-gun of the northeastern Keumsu is about 135$km^2$. As a result, the study area was entirely stable but unstable, that is, factor of safety less than 1.0dominantly at the slopes near Keumsil, Daejangri, Keumsungmyun and Sojugol, Mt. Dongsan, Juksongmyun by the natural slope stability analysis. Assuming the cutting slope showing the same direction immediate, and quantitative analysis of factors of safety for a regional area could be conducted through GIS integrated with a computer program of limit equilibrium.

• 화약ㆍ발파
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• 제33권2호
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• pp.25-39
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• 2015

수중 암반 제거 방법은 화약을 사용한 수중발파와 크레인에 장착된 쇄암봉 낙하 충격을 이용하는 방법 등이 널리 이용된다. 이와 같은 암반 제거 방법은 환경적인 요인에서 지반 진동과 수중 소음을 유발하게 된다. 본 연구 대상 현장은 하역 부두의 접안능력을 향상시키기 위해 기 설치된 잔교식 돌핀 구조물에 근접한 지역의 수중 기반암을 쇄암봉 낙하에 의해 제거하도록 설계되어 있다. 시험시공을 통하여 쇄암봉 낙하 충격으로 유발되는 진동에 대한 계측, 평가를 거쳐 진동 추정식을 획득하였고, 이를 본 공사에 반영하여 구조물에 대한 안전성을 확보하였다.

• 터널과지하공간
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2023

국내 터널현장에 도입된 드럼타입 로드헤더의 작동방식 및 현장 운영 사례를 소개하였다. 축방향 타입과 횡방향 타입의 작동에 따른 절삭력과 반력의 방향을 분석하였다. 텔레스코픽 실린더의 사용 유무에 따른 터널면 형성의 차이점을 설명하였다. 실린더를 사용하지 않는 경우, 오목한 작은 반경의 터널면이 형성되어 터널면을 좌우로 구분하여 굴진하는 것으로 조사되었다. 그리고 국내 경암 터널 굴착환경에서 썸핑과 쉬어링 공정의 적용방안을 도해적으로 설명하고, 굴착공정에 대한 기존 설명자료를 일부 보완하였다.

• 터널과지하공간
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• 제10권4호
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• pp.516-525
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• 2000

최근, 도시 재개발과 산업설비 개·보수에 따른 노후화된 콘크리트 및 철근구조물에 대하여 환경 공해가 발생하지 않는 해체 기술 개발에 대한 요구가 급증하고 있다. 본 연구는 철근 구조물의 폭발절단 해체를 위한 성형폭약을 개발하기 위하여 폭발절단 효과에 영향을 주는 요소인 대상 구조물의 재질 및 형상, 두께와 강도 특성, 성형폭약의 형상, 폭약의 종류, 장약량, liner의 종류, stand-off distance, 성형폭약의 폭 및 너비, 기폭방법에 따른 영향과 폭발 절단시 발생되는 폭풍압에 의한 진동 및 소음의 영향 등을 검토함으로 폭발절단 최적조건을 선정하였다. 따라서, 본 연구를 통해 얻어진 폭발절단기술은 강교, 공장, 폐선박 등의 해체에도 적용될 것이다.