• Geomechanics and Engineering
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• 제16권2호
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• pp.195-204
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• 2018

Based on theories of rock mechanics, rock fragmentation, mechanics of elasto-plasticity, and energy dissipation etc., a method is presented for evaluating the rock fragmentation efficiency by using plastic energy dissipation ratio as an index. Using the presented method, the fragmentation efficiency of rocks with different strengths (corresponding to soft, intermediately hard and hard ones) under indentation is analyzed and compared. The theoretical and numerical simulation analyses are then combined with experimental results to systematically reveal the fragmentation mechanism of rocks under indentation of indenter. The results indicate that the fragmentation efficiency of rocks is higher when the plastic energy dissipation ratio is lower, and hence the drilling efficiency is higher. For the rocks with higher hardness and brittleness, the plastic energy dissipation ratio of the rocks at crush is lower. For rocks with lower hardness and brittleness (such as sandstone), most of the work done by the indenter to the rocks is transferred to the elastic and plastic energy of the rocks. However, most of such work is transferred to the elastic energy when the hardness and the brittleness of the rocks are higher. The plastic deformation is small and little energy is dissipated for brittle crush, and the elastic energy is mainly transferred to the kinetic energy of the rock fragment. The plastic energy ratio is proved to produce more accurate assessment on the fragmentation efficiency of rocks, and the presented method can provide a theoretical basis for the optimization of drill bit and selection of well drilling as well as for the selection of the rock fragmentation ways.

• 터널과지하공간
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• 제13권6호
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• pp.444-454
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• 2003

최근 TBM등의 기계식 터널 굴착에 널리 사용되는 커터 디스크 관입에 의한 암석 파쇄 기술은 커터디스크 관입에 따라 국부적으로 높은 응력이 발생하고 미소균열이 생성 및 전파되는 과정이며, 이러한 현상은 암석의 불균질성에 기인한다. 따라서 본 연구에서는 수치해석적으로 TBM에 의한 파괴 메카니즘을 규명하기 위하여. Weibull 분포함수를 이용하여 암석의 불균질 강도 물성을 고려하였으며, 파괴후 물성 저하를 고려하기 위하여 저감지수를 도입하였다. 본 연구결과로부터 단일 커터 디스크 관입시 측압이 매우 중요한 영향을 미치며, 측압이 작을수록 관입에 저항하는 강도는 약하여 커터 디스크와 접촉하는 면과 수직한 방향으로 파괴가 잘 발생하고 측압이 클수록 암석 표면을 따라 chipping 현상이 잘 나타났다. 또한 두 개의 커터 디스크가 작용하는 경우 파괴영역이 전파되고 상호 연합되어 최종적으로 파괴가 발생하는데, 커터 디스크 간격이 70 mm인 경우가 40 mm와 100 mm인 경우 비해 좋은 파쇄효율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 커터 디스크 관입에 의한 암석의 chipping 과정 및 메카니즘의 이해와 TBM 터널 설계를 위한 다양한 검토를 해석적 기법으로서 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.129-136
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• 2001

Blasting method is used most engineering works for rock excavation. Blasting method is done much to upgrade of operation efficiency, contraction of construction period than other method. But blasting method happens damage by blasting vibration, nose and scattering. Therefore this study examined about effect, characteristic and application of Plasma method. To confirm effect measured vibration, noise and frequency, and analyzed data compare with general blasting.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.3-9
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• 2001

발파한 후 파쇄된 암석의 파쇄도는 발파효율을 나타내는 척도의 하나로서 발파방법을 평가하는 주요 인자이다. 파쇄도는 적재작업과 재활용을 위한 분쇄작업에 큰 영향을 미친다. 그러나 현장규모로 쌓여 있는 발파암 더미로부터 파쇄도를 조사한다는 것은 용이한 작업이 아니다. 본 논문에서는 현장 사례연구로서 터널발파에서 가장 중요한 요소인 심빼기방법 중 경사공을 이용한 V형 심빼기와 수평공 무장약공을 이용한 burn 심빼기 발파방법 중 파쇄도 측면에서 더 효율적인 방법을 선택하기 위하여 발파후 파쇄된 암을 사진촬영하여 이미지 분석을 실시하고 몇가지 파쇄입도 예측식을 이용한 분석 결과와 비교하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제32권3호
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• pp.1-9
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• 2014

벤치발파에서 발파에 의한 암석의 파쇄입도는 적재, 운반과 파쇄로 이어지는 후속공정에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 전자뇌관을 사용하여 정확한 지연시차를 구현하였으며, 각 발파공에 대해 저항선 m당 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10ms의 지연시차를 적용하여 실규모 시험을 통해 암석 파쇄입도를 측정하였다. 그 결과, 석회석 광산에서 저항선을 기준으로 약 6ms/m의 지연시차가 최소의 파쇄입도를 가지는 것으로 측정되었다. 또한, 파쇄입도 분포 분석을 통해 지연시차가 암석의 파쇄입도에 변화를 줄 수 있는 요소로 정의될 수 있으며, 지연시차를 통해 파쇄입도를 조절 가능하다고 사료된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제36권4호
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• pp.9-15
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• 2018

발파에 의한 암석의 파쇄도는 적재, 운반과 2차 파쇄로 이어지는 후속공정에 직접적인 영향을 미치므로 파쇄도의 조절은 발파 효율성과 생산비용을 평가하는데 필수적이다. 본 연구에서는 인공절리의 방향에 따른 암석의 파쇄도에 대해 분석하였다. 갱내 암반에 수직 및 수평인공절리를 생성한 후 발파실험을 수행하였다. 생성된 암석파쇄물의 입도분포는 2차원 영상해석 프로그램인 split-desktop으로 평가하였다. 평가결과 수평인공절리가 수직인공절리에 비해 전체적인 암석파쇄물의 크기가 작게 평가되었고, 다양한 크기로 암석파쇄물이 분포하였다. 인공절리의 방향에 따라 대괴발생을 억제하고 암석파쇄물을 일정한 크기 이하로 조절 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권3호
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• pp.811-822
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• 2018

Chip size distribution can be used to evaluate the cutting efficiency and to characterize the cutting behavior of rock during cutting and fragmentation process. In this study, a series of linear cutting tests was performed to investigate the effect of cutting conditions (specifically cut spacing and penetration depth) on the production and size distribution of rock chips. Linyi sandstone from China was used in the linear cutting tests. After each run of linear cutting machine test, the rock chips were collected and their size distribution was analyzed using a sieving test and image processing. Image processing can rapidly and cost-effectively provide useful information of size distribution. Rosin-Rammer distribution pamameters, the coarseness index and the coefficients of uniformity and curvature were determined by image processing for different cutting conditions. The size of the rock chips was greatest at the optimum cut spacing, and the size distribution parameters were highly correlated with cutter forces and specific energy.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권5호
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• pp.547-559
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• 2023

We evaluated the applicability of machine learning techniques and the Kuz-Ram model for predicting the mean fragmentation size in open-pit mines. The characteristics of the in-situ rock considered here were uniaxial compressive strength, tensile strength, rock factor, and mean in-situ block size. Seventy field datasets that included these characteristics were collected to predict the mean fragmentation size. Deep neural network, support vector machine, and extreme gradient boosting (XGBoost) models were trained using the data. The performance was evaluated using the root mean squared error (RMSE) and the coefficient of determination (r²). The XGBoost model had the smallest RMSE and the highest r² value compared with the other models. Additionally, when analyzing the error rate between the measured and predicted values, XGBoost had the lowest error rate. When the Kuz-Ram model was applied, low accuracy was observed owing to the differences in the characteristics of data used for model development. Consequently, the proposed XGBoost model predicted the mean fragmentation size more accurately than other models. If its performance is improved by securing sufficient data in the future, it will be useful for improving the blasting efficiency at the target site.

• 화약ㆍ발파
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• 제34권1호
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• pp.11-18
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• 2016

도심지나 보안건물과 근접한 곳에서 폭약을 사용하는 발파작업이 수행되는 경우 지반진동 및 소음의 영향을 최소화 시킬 필요가 있다. 이러한 지반진동과 소음은 암반의 천공내에 장전된 폭약이 기폭되며 주변 암반을 파괴하고 남은 일부 충격에너지에 의하여 발생된다. 최근 천공 내 U형 철재장약홀더를 삽입하여 충격파의 전파방향을 제어하여 자유면방향으로 파쇄효과를 유지하며 암반 내로 전파하는 충격진동을 감쇄시키는 발파 공법이 제안되었다. 본 연구에서는 U형 철재장약홀더를 적용한 암반발파에서 충격파의 전파특성을 파악하기 위하여, AUTODYN 소프트웨어를 이용하여 장약홀더 내 장전된 폭약의 폭굉을 모사하고 주변암반에 전달된 충격파를 측정하였다. 또한 장약홀더 발파의 암파쇄 효과를 파악하기 위하여 동적파괴과정해석코드인 DFPA(Dynamic Fracture Process Analysis)를 적용하여 장약홀더를 이용한 장약조건을 고려한 2자유면 발파를 모사하였다. 일반발파의 장약조건을 고려한 충격파 발생 및 파괴과정해석을 추가적으로 수행하여 장약홀더의 암파쇄효과를 비교하였다.