• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.199-207
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• 2003

지반공학적인 측면에서의 터널에 대한 모델링작업은 실질적인 터널공사시 야기되는 상세거동을 재현할수 있는 터널장비의 개발로 터널굴진과정을 실질적으로 묘사하는데 있다고 볼수 있다. 최신기계정보활용기술은 즉 시공과정 및 기계제어기술등을 실험실에서 재현할 수 있도록 하였다. 그러나, 이러한 기술 등은 중력장상태에서 사용되도록 개발되어지고, 1g 또는 원심장 (Centrifuge Field) 상태의 실험에서 주로 활용되고 있다. 이에 따라 본 논문은 터널링과정에 대한 씨뮬레이션기법과 실험실에서 활용되는 쉴드터널장비의 설계기법 및 개발에 대한 연구 결과를 수록하였다. 또한 개발된 장비의 정밀성과 신뢰성을 반복적인 실험을 통하여 검증하고, 개발된 장비를 이용하여 얻은 결과와 실질적인 현장자료와 비교분석하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.85-100
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• 2004

In this paper the historical and technological developments of rock TBM and the technical classification of the machines proposed by ITA (International Tunnelling Association) are initially presented. Then the general criteria for the TBMs selection are discussed and at the end the limiting geological conditions for the application of TBMs are analysed.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제4권4호
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• pp.49-53
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• 2002

향수직굴착용장비로는 승갱굴착기(Raise Boring Machine)과 레이스크라임버(Raise Climber)로 나눌 수 있다. 이장에서는 수직굴착용장비가 다수 있으나 일부장비를 간략하게 소개하며, 추후 공법에 대한 설명할 기회가 주어진다면 좀더 다양한 장비 및 공법에 대해 자세히 기술하도록 하겠다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.161-168
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• 2013

세계적으로 Modern High-Power TBM을 이용한 터널공사가 점점 많아지고 있다. 특히 오늘날의 고성능 TBM의 개발로 많은 터널공사에서 성공적인 결과를 가져왔으며, TBM 동력의 향상과 커터 등 면판설계 기술의 발달, 및 TBM 굴진율 예측 소프트 웨어의 사용 등으로 터널공사의 자동화, 기계화가 이뤄 졌으며, TBM 장비조달은 OPP 방식을 이용한 발주자 직접 구매 방식이 TBM 선진국에서 효과적으로 사용되고 있다. 최근 많은 나라에서 환경 민원 등의 문제로 인해 도심지의 발파공법사용이 금지되어 TBM을 이용한 터널의 기계화 시공이 세계적인 추세이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.599-614
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• 2014

TBM으로 시공되는 터널은 기계에 의해 전단면 굴착(full face tunnelling)이 이루어지므로, 굴착면에 접근하는 것이 매우 제한적이다. 이러한 한계를 극복하고 TBM 터널에서 굴착면 전방의 지반상태를 정확히 예측할 수 있는 기술은 매우 드물다. 본 연구는 TBM에서 전기비저항을 사용하여 굴착면 전방의 이상지반을 예측할 수 있는 TBM 비저항 예측(TRP)시스템을 개발하고, TBM 현장에서의 적용성과 예측 정확성을 검증하기 위해 EPB 쉴드 TBM으로 시공 중인 지하철 터널에서 현장 실험을 수행하였다. TBM 비저항 예측 시스템은 전극을 사용하여 지반의 전기비저항을 측정하고, 이를 바탕으로 역해석을 수행하여, 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측한다. 전극이 부착된 강관을 유압으로 굴착면에 압입하여, 전극이 지반과 완전히 접촉하도록 장치를 제작하였다. 또한, 전극이 챔버 내부를 관통하여 나아가도록 하는 동시에 토사유출을 방지하도록 설계하여 현장에서의 전방예측을 가능하게 하였다. 1차 실험 결과, 굴착면 근접 지반과 굴착면 전방 지반의 전기비저항 및 유전율이 동일하게 나타나 이상지반이 존재하지 않음을 예측하였다. 2차 실험 결과, 굴착면 전방 약 1 m 지점부터 상대적으로 낮은 유전율 비를 가지는 이상지반 구간이 약 5 m 길이로 존재함을 예측하였다. 이는 각각 지표에서 물리탐사 또는 시추를 통해 조사된 지반상태 및 TBM 굴착 중 예측 구간에서 반출되었던 버력을 관찰한 기록과 잘 일치하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.623-641
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• 2020

터널식 전력구는 약 5 km 이내의 연장을 기계식 굴착장비인 밀폐형 쉴드TBM을 이용하여 건설된다. 공기지연 예방 및 적기가압을 위해서는 암반등급별 공사기간의 예측정확도를 향상시켜야하며, 투입된 장비의 성능을 고려한 최적운전이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 3.6 m급 쉴드TBM에 적합한 순굴진율 모델을 개발하고자 실대형 굴진시험을 수행하였다. 대표적인 일축압축강도에 대해서 소요추력과 커터헤드 회전속도를 바탕으로 약 100회의 실험을 수행하였다. 이에 풍화암, 연암, 경암분류에 따라 일축압축강도와 장비의 소요추력 조건이 고려된 연직력과 압입깊이 및 일축압축강도와 토크와의 상관관계를 제시하였다. 개발된 순굴진율 모델을 바탕으로 구동부 성능분석과 최적운전 조건에 대해 제시하였다. 본 연구결과를 통해 터널식 전력구 공사기간 단축 및 조기사용에 대한 사용자 편익증대를 기대할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제2권1호
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• pp.177-189
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• 1992

As tunnel becomes longer and larger, TBM has become one of the most popular methods of excavatio in rock. This paper describes the degree of operation the degree of availability and penetration rate of TBM and TBE applied in Namsan roadway tunnelling site. Net penetration rate was 1.62m/hr for TBM and 0.72m/hr for TBE. Net penetration rate showed no direct relation to daily advance or penetration time, but the lower bound of penetration rate could be obtained from the relation with daily advance. For both of TBM and TBE, the degree of operation and the degree of availability were 33.8% and 68.6% respectively. Life time of normal cutter was $310m^3$ for TBM and $194m^3$ for TBE, while that of center and gauge cutter was about $50m^3$. When the two machines were compared, TBM showed 80% higher penetration rate, and 40% shorter life time of cutter.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.221-243
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• 2023

국내 도심지 터널 공사에서 발파로 인한 진동 및 소음 방지를 위한 대안으로 로드헤더 공법 적용사례가 늘고 있다. 그러나 국내의 암반 대상 로드헤더 적용사례가 극히 적어 로드헤더 장비선정과 굴착효율 평가에 한계가 있다. 특히 로드헤더 굴착효율 평가를 위해 현재는 해외 현장에서 경험적으로 개발된 모델식을 적용하고 있으나 국내 암종 및 지질조건에 대한 검증이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 해외 문헌 연구를 통하여 로드헤더 장비사양 결정방법과 굴착효율 평가 모델을 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 현장 대상 장비선정을 위한 사양 검토와 더불어 현장 대상 암석강도와 굴착효율의 상관모델식을 제안하고 설계 굴착효율 예측 모델과 비교하였다. 또한 로드헤더 절삭이론 모델식을 이용한 굴착효율 산정의 간편법을 제안함으로써 굴착효율을 평가하고 기존 경험적 예측 모델과 비교 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.355-374
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• 2022

쏘일 컨디셔닝(soil conditioning)은 굴착토의 전단강도를 감소시키고 작업성(workability)을 확보하여, EPB 쉴드 TBM의 굴진면 전방을 지지하며 TBM의 굴진 성능을 향상시키는 기술이다. 다양한 지반 조건에 대한 최적의 첨가제 주입 조건을 결정하기 위해서는 첨가제를 혼합한 굴착토의 역학적 유동학적 거동을 평가해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 TBM 챔버 내 압력 상태를 모사하고 시료의 유동학적 특성을 평가할 수 있는 실내 가압 베인시험 장비를 개발하였다. 인공 사질토 시료에 대하여 폼(foam)과 폴리머(polymer)의 주입변수인 FIR (foam injection ratio)과 PIR (polymer injection ratio)을 변화시켜가며 일련의 실내 가압 베인시험을 수행하였다. 또한, 슬럼프 시험을 통해 컨디셔닝된 흙의 작업성을 평가하였다. 실내 가압 베인시험 장비를 통해 베인 전단시험을 수행함으로써 측정된 토크 데이터로부터 컨디셔닝된 흙의 유동곡선(rheogram)을 도출하여 주입변수에 따른 첨두응력과 항복응력의 경향을 분석하였다. 시험 결과, FIR이 커지거나 PIR이 작아질수록 작업성이 증가하는 경향을 나타냈으며, 최대 토크, 첨두응력과 항복응력은 모두 감소하였다. 실내 가압 베인시험으로 측정된 시료의 첨두응력과 항복응력이 슬럼프 시험을 통해 측정된 작업성과 상응하는 결과는 제안된 시험이 굴착토 물성 평가에 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.511-524
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• 2016

주방식 지하구조물은 룸과 암주로 이루어진 격자 형태의 지하구조물로 굴착순서에 따라 주방식 지하구조물의 시공성과 경제성이 좌우될 수 있다. 선행연구에서는 주방식 지하구조물의 굴착공정에서 중요하게 다뤄질 수 있는 발파굴착 공정을 장비 운영과 현행 발파 규정 및 건설공사 표준품셈에 근거하여 검토하였다. 굴착공법으로는 점보드릴을 이용한 발파공법을 가정하였으며, 기존 연구에서 제시한 가로 세로 병행시공방식으로 검토하였다. 연구에서 고려한 단면의 크기에 따라 필요한 착암 공정에 대한 천공시간을 산정하였으며 기존 도로터널 사례를 통해 버력처리 및 지보재 설치 공정의 소요시간을 산정하였다. 굴진면 운용 수를 고려하여 굴착 사이클을 산출하였으며 이를 통해 운영가능한 천공장비의 최대 대수와 최소 대수를 수식화하여 제시하였다.