Prediction of the optimum cutting condition of TBM disc cutter in Korean granite by the linear cutting test

선형절삭시험에 의한 TBM 디스크 커터의 최적 절삭조건 예측

In this study, the LCM was applied as the preliminary study for the cutterhead design of TBM and the drilling performance evaluation. The optimum cutting condition is obtained from the LCM tests and the effects of the design factors of IBM cutterhead, such as penetration depth and cutter spacing, on drilling performance are estimated. In this study, hence, to predict the accurate performance of TBM, instead of one-dimensional penetration depth applied in existing studies, three-dimensional cutting volume was quantified and measured. For this, the digital photogrammetry technique was applied to the LCM tests. Also, AUTODYN 2D was applied to investigate the applicability of the numerical analysis technique to simulate the cutting process of rock by the TBM disc cutter.

본 연구에서는 TBM의 면판 설계와 굴진성능 평가를 위한 기초 연구로 우리나라의 대표 암종인 황등 화강암에 대하여 LCM 시험기를 사용한 일련의 시험을 실시하였다. LCM 시험을 통하여 최적의 절삭 조건을 구하고 절삭 깊이와 커터 간격 등의 TBM 면판 설계인자가 굴진성능에 미치는 영향을 평가하고자 하였다 정확한 TBM 성능을 예측하기 위하여 기존 연구들에서 적용된 방법에서 탈피하여 3차원적인 절삭 부피를 정량적으로 측정하고자 하였다. 이를 위해 실시간 처리가 가능하고 정밀도와 정확도가 확보된 디지털 사진계측기법을 LCM 시험에 적용하였다. 또한 TBM 디스크 커터에 의한 암석의 절삭과정을 모사하기 위한 수치해석 기법의 적용성을 검토하기 위해 AUTODYN 2D를 적용하였다.