• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.141-159
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• 2017

A pick cutter is a rock-cutting tool used in partial-face excavation machines such as roadheaders, and its quality is a key element influencing the excavation performance and efficiency of such machines. In this study, pick cutters with hardfacing deposits applied to a tungsten carbide insert were made with aim of increasing their durability and wear resistance. They were field-tested by being installed in a roadheader and compared with conventional pick cutters under the same excavation conditions for 24 hours. The hardfaced pick cutters showed much smaller weight loss after excavation, and therefore better excavation performance, than the conventional pick cutters. In particular, the damage to and detachment (loss) of tungsten carbide inserts was minimal in the hardfaced pick cutters. A detailed inspection using scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectrometry and three-dimensional X-ray computed tomography scanning revealed no macro- or micro-cracks in the pick cutters. The reason for the absence of cracks may be that the heads of pick cutters are mechanically worn after the tungsten carbide inserts have been worn and damaged. However, scanning revealed the presence of voids between tungsten carbide inserts and pick cutter heads. This discovery of voids indicates the need to improve production processes in order to guarantee a higher quality of pick cutters.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 지반굴착 시 굴착구간 주변의 지하시설물이 지하수 흐름특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 지하시설물의 규모와 이격거리, 지하수 동수구배 등을 고려하여 시나리오 기반으로 굴착 단계별 지하시설물의 영향을 지하수 수위 변화와 지하수 유출량 측면에서 비교 분석하였다. 그 결과 지하시설물의 규모가 증가할수록 수두차와 수두구배가 크게 발생하며 이격거리가 짧을수록 큰 수두차와 수두구배를 보인다. 모델영역의 지하수 수두구배에 따른 영향은 비교적 작은 것으로 나타났다. 또한 시나리오에 대한 지하수 유출량 분석 결과 지하시설물의 규모가 증가하거나 이격거리가 짧을수록 지하수 유출량이 감소하는 경향을 보인다. 이는 지반굴착에 따른 지하수 유동특성 분석에 있어 주변에 존재하는 지하시설물에 대한 영향 검토가 필요한 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권6호
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• pp.563-573
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• 2024

In this study, various countermeasures used to mitigate tunnel deformations due to nearby multi-propped basement excavation in soft clay are explored by three-dimensional numerical analyses. Field measurements are used to calibrate the numerical model and model parameters. Since concrete slabs can constrain soil and retaining wall movements, tunnel movements reach the maximum value when soils are excavated to the formation level of basement. Deformation shapes of an existing tunnel due to adjacent basement excavation are greatly affected by relative position between tunnel and basement. When the tunnel is located above or far below the formation level of basement, it elongates downward-toward or upward-toward the basement, respectively. It is found that tunnel movements concentrate in a triangular zone with a width of 2 H_e (i.e., final excavation depth) and a depth of 1 D (i.e., tunnel diameter) above or 1 D below the formation level of basement. By increasing retaining wall thickness from 0.4 m to 0.9 m, tunnel movements decrease by up to 56.7%. Moreover, tunnel movements are reduced by up to 80.7% and 61.3%, respectively, when the entire depth and width of soil within basement are reinforced. Installation of isolation wall can greatly reduce tunnel movements due to adjacent basement excavation, especially for tunnel with a shallow burial depth. The effectiveness of isolation wall to reduce tunnel movement is negligible unless the wall reaches the level of tunnel invert.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권5호
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• pp.1061-1070
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• 2018

The main purpose of retaining wall methods for deep excavation is to keep the construction site safe from the earth pressure acting on the backfill during the construction period. Currently used retaining wall methods include the common strut method, anchor method, slurry wall method, and raker method. However, these methods have drawbacks such as reduced workspace and intrusion into private property, and thus, efforts are being made to improve them. The most advanced retaining wall method is the prestressed wale system, so far, in which a load corresponding to the earth pressure is applied to the wale by using the tension of a prestressed (PS) strand wire. This system affords advantages such as providing sufficient workspace by lengthening the strut interval and minimizing intrusion into private properties adjacent to the site. However, this system cannot control the tension of the PS strand wire, and thus, it cannot actively cope with changes in the earth pressure due to excavation. This study conducts a preliminary numerical analysis of the field applicability of the controllable prestressed wale system (CPWS) which can adjust the tension of the PS strand wire. For the analysis, back analysis was conducted through two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) numerical analyses based on the field measurement data of the typical strut method, and then, the field applicability of CPWS was examined by comparing the lateral deflection of the wall and adjacent ground surface settlements under the same conditions. In addition, the displacement and settlement of the wall were predicted through numerical analysis while the prestress force of CPWS was varied, and the structural stability was analysed through load tests on model specimens.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권3호
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• pp.43-50
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• 1991

굴착 중 slurry로 지대되고 있는 상태에서 지하수와 상재하중의 영향을 고려한 diaphragm wall 의 안정도를 해석하기 위하여 Belt Piaskowski/kowalewski, Washbourne의 모델을 확장하고, 확장된 이론으로 프로그램 SL3D를 개발하였다. Washbourne의 모델에서는 Bell, Piaskowski / Kowalewski의 모델에 비해, 굴착깊이가 증가함에 따라 안정도가 매우 큰 폭으로 증가하고, 비교적 초기굴착단계에서 부터 안전측에 속한다. 또한 slurry의 밀도, 지하수위, 흙의 내부마찰각, trench의 길이,상재단위하중등이 안정도에 미치는 영향을 분석하였고, 이것을 근거로 nomogram을 작성하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권6호
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• pp.440-449
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• 2004

암반은 지각을 형성하는 암석의 집합체로서 지질학적인 생성 과정에서 단층, 절리 등의 역학적 불연속면을 포함하고 있다. 이러한 불연속면은 구조상 매우 취약하므로 지하 암반구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 불연속면의 특성을 고려한 설계가 필수적이며, NATM터널 시공 시에는 이러한 불연속면을 가능한 빨리 확인하여 굴착공법 및 지보체계의 변경이 조속히 이루어져야 한다. 지하 암반 중에 터널을 굴착하게 되면, 터널 막장면을 포함한 무지보 굴착면 주위에 발생하는 3차원적 응력 전이 현상으로 인하여 막장 전방에 연약대가 존재하거나 파쇄대가 존재하는 경우에 터널의 내공 변위가 특정한 경향을 나타내는 것이 기존 연구 결과로 알려져 있다. 막장 전방의 불연속면 상태에 따른 내공변위 경향을 알아보기 위하여 막장 전방에 존재하는 불연속면의 변형계수, 두께, 방향성 등을 변화시켜가며 3차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과에서 다양한 변위성분의 영향선과 경향선의 변화가 실제 측정값들과 비슷하다는 것을 알 수 있었으며 불연속면의 물성, 두께, 방향성에 따라 값의 변화 정도가 달라지는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권4호
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• pp.313-322
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• 2020

This study focuses on a prediction approach of compaction compensation grouting efficiency in sandy soil. Based on Darcy's law, assuming that the grouting volume is equal to the volume of the compressed soil, a two-dimensional calculation model of the compaction compensation grouting efficiency was improved to three-dimensional, which established a dynamic relationship between the radius of the grout body and the grouting time. The effectiveness of this approach was verified by finite element analysis. The calculation results show that the grouting efficiency decreases with time and tends to be stable. Meanwhile, it also indicates that the decrease of grouting efficiency mainly occurs in the process of grouting and will continue to decline in a short time after the completion of grouting. The prediction three-dimensional model proposed in this paper effectively complements the dynamic relationship between grouting compaction radius and grouting time, which can more accurately evaluate the grouting efficiency. It is practically significant to ensure construction safety, control grouting process, and reduce the settlement induced by tunnel excavation.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.13-21
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• 2014

본 연구에서는 쉴드 TBM 공법의 다양한 세그먼트 모델링 기법에 따른 비교 해석을 통하여 해석기법에 따른 차이를 분석하고 이에 따른 합리적인 모델링 기법을 제안하였다. 또한 암반 이완하중 산정모델에 따른 하중 분석 및 3차원 유한요소해석을 통하여 실제 현장에서 적용 가능한 합리적인 하중산정 방법을 제시하였다. 암반분류에 의한 이완영역의 산정방법은 암반등급이 높은 지반에서는 결과의 차이가 크지 않으나 지반등급이 낮은 지반에서는 그 차이가 매우 크게 나타났으며, 3차원 해석에 의한 이완영역 산정결과 지반등급이 낮은 지반의 이완영역은 각 방법의 중간 정도 범위에 위치할 것으로 예측되었으며 지반등급이 낮은 지반의 세그먼트 계획 시에는 기계식 터널 굴착 특성을 반영한 3차원 해석을 통한 이완영역의 산정을 적극 검토할 필요가 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제33권5호
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• pp.463-475
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• 2023

Tunnel construction activity, conducted mainly in mountains and within urban centres, causes soil settlement, thus requiring the relevant management of slopes and structures as well as evaluations of risk and stability. Accordingly, in this study we performed a three-dimensional finite element analysis to examine the behaviour of piles and pile cap stability when a tunnel passes near the bottom of the foundation of a pile group connected by a pile cap. We examined the results via numerical analysis considering different conditions for reinforcement of the ground between the tunnel and the pile foundation. The numerical analysis assessed the angular distortion of the pile cap, pile settlement, axial force, shear stress, relative displacement, and volume loss due to tunnel excavation, and pile cap stability was evaluated based on Son and Cording's evaluation criterion for damage to adjacent structures. The pile located closest to the tunnel under the condition of no ground reinforcement exhibited pile head settlement approximately 70% greater than that of the pile located farthest from the tunnel under the condition of greatest ground reinforcement. Additionally, pile head settlement was greatest when the largest volume loss occurred, being approximately 18% greater than pile head settlement under the condition having the smallest volume loss. This paper closely examines the main factors influencing the behaviour of a pile group connected by a pile cap for three ground reinforcement conditions and presents an evaluation of pile cap stability.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.189-206
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• 2003

터널시공 중, 터널자체의 안정성 확보와 주변지반 및 인접 구조물의 안정성 확보를 위한 체계화된 계측관리는 매우 중요한 사항이라고 할 수 있는데, 지반조건이 불리한 도심지 터널공사나 지반조건이 급격하고 빈번하게 변화하는 경우에 있어서는 그 중요성이 더욱 증대되는 것이 사실이다. 최근 오스트리아에서는, 임의 시점에 대한 절대변위를 계측하고 분석하는 기존의 방법 대신, Geodetic을 이용한 각 시공단계별 상대변위의 계측 및 분석방법이 널리 증가하고 있는데, 이를 통해 지반조건의 급격한 변화 예측 및 이에 상응하는 굴착방법과 지보방식의 변경등이 용이해지고 있다. 한편, 지반의 변위는 막장 굴착이 시공되기 이전부터 발행하기 시작하므로 막장 전방의 응력상태는 향후 변위 진행과정에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 즉, 막장 전방의 강성이나 응력상태는 굴착 후의 장기적인 터널안정성 및 인접 구조물의 안정성 확보와 관련된 주요 변수라 할 수 있다. 본 논문에서는 이와 관련된 다양한 조건에 대한 3차원 변위해석을 실시하였으며, 그 결과를 통해 터널 굴착시의 수직변위 및 벡터회전, 막장면 변위 등의 변화를 살펴보았다.