DOI QR코드

DOI QR Code

Supporting The Tunnel Using Digital Photographic Mapping And Engineering Rock Classification

디지털 사진매핑에 의한 공학적 암반분류와 터널의 보강

  • 김치환 (우석대학교 토목환경공학과)
  • Received : 2011.10.31
  • Accepted : 2011.12.06
  • Published : 2011.12.31

Abstract

The characteristics of rock fractures for engineering rock classification are investigated by analyzing three dimensional point cloud generated from adjusted digital images of a tunnel face during construction and the tunnel is reinforced based on the supporting pattern suggested by the RMR and the Q system using parameters extracted from those images. As results, it is possible saving time required from face mapping to tunnel reinforcing work, enhancing safety during face mapping work in tunnels and reliability of both the mapping information and selecting supporting pattern by storing the files of digital images and related information which can be checked again, if necessary sometime in the future.

터널의 페이스매핑(face mapping)을 신속하고 신뢰성 있게 수행하기 위하여 디지털 사진으로부터 3차원 좌표의 점군(point cloud)을 생성하고 이로부터 절리면의 방향과 간격 및 암질지수(R.Q.D), 절리면 거칠기 등을 분석하였다. 분석결과를 공학적 암반분류 방법인 RMR(Rock Mass Rating)과 Q 시스템에 입력하여 보강방법을 결정하고 터널을 시공하였다. 그 결과 터널 페이스매핑 작업의 안전성을 높이면서, 분석부터 보강작업까지의 시간을 절약하였다. 또 터널 막장면의 디지털 영상과 공학적 암반분류용 정보를 객관적으로 평가하고 필요 시재분석이 가능하도록 보존함으로써 보강등급 결정과 터널보강 방법의 신뢰도를 높였다.

Keywords

References

  1. 김기석, 최헌길, 박연준, 최시영, 김종훈, 2008, 암반사면 절리구조의 기하학적 특성 분석을 위한 원격 조사기술의 적용 사례, 한국암반공학회 2008년도 춘계학술발표회 논문집, pp. 267-271.
  2. 김종훈, 김재동, 2001, 암반 사면 영상을 이용한 절리의 방향성 해석, 한국암반공학회 2001년도 추계공동학술발표회 논문집, pp. 59-68.
  3. 김종훈, 김기석, 김재동, 2007, 수렴다중촬영기법에 의한 암반사면 절리구조 조사 기법 개발에 관한 연구, 한국암반공학회 2007년도 특별심포지엄 논문집, pp. 350-361.
  4. 김종훈, 김기석, 김재동, 이승호, 김용수, 천성열, 김동민, 2008, 차량탑재 암반비탈면 절리조사시스템 개발에 관한 연구, 한국암반공학회 2008년도 국제학술회의, pp. 239-247.
  5. 김치환, John Kemeny, 2008a, LIDAR와 Split-FX소프트웨어를 이용한 암반 절리면의 자동추출과 절리의 특성 분석, 터널과 지하공간, 제19권 제1호, pp. 1-10.
  6. 김치환, John Kemeny, 2008b, LIDAR를 이용한 대규모 암반 절리면의 거칠기 측정, 터널과 지하공간, 제19권 제1호, pp. 52-63.
  7. 류동우, 이유리, 장윤섭, 이희근, 박형동, 2000, 화상처리 및 입체사진측량학을 이용한 암반 절리 조사 시스템, 터널과 지하공간, 제10권, 329-343.
  8. 박의섭, 천대성, 정용복, 류창하, 선우춘, 최용근, 허승, 2007, 역분석공학기법을 이용한 불연속면 분석 프로그램 개발, 터널과 지하공간, 제17권 제3호, 165-174.
  9. 한국암반공학회, 2005, 암석의 점하중강도 표준시험법.
  10. 한정훈, 2007, 입체사진측량기법의 암반절리조사에 대한 적용성 연구, 터널과 지하공간, 제17권 제2호, pp. 139-151.
  11. Barton, 1981, Experimental studies of scales effects on the shear behaviour of rock joints. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 18, pp. 1-21.
  12. Backtrom, A., Feng Q. and Lanaro F., 2008, Improvement of fracture mapping efficiency by means of 3D-laser scanning. ARMA 08-106.
  13. Eos Systems Inc., 2011, Photomodeler-Scanner, http://www.photomodeler.com.
  14. Hoek E, 2011, Practical Rock Engineering, http://www.rocscience.com.
  15. Gonzalez, R. C. and P. Wintz. 1987. Digital image processing, 2 ed. Addison-Wesley, Boston.
  16. Hadjigeorgiou, J., Lemy, F., Co te, P., and X. Maldague. 2003. An Evaluation of Image Analysis Algorithms for Constructing Discontinuity Trace Maps Rock Mech. Rock Engng., 36(2), 163-179. https://doi.org/10.1007/s00603-002-0041-1
  17. Herda, 1999, Strike standard deviation for shallowdipping rock fracture sets. Rock Mechanics and Rock Engineering 32(4), 2451-255.
  18. Hsiung, S. M., Ghosh, A., Ahola, H. P., Chowdbury, A. H., 1993, Assessment of conventional methodologies for joint roughness coefficient determination. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 30(7), 825-829. https://doi.org/10.1016/0148-9062(93)90030-H
  19. J. R. Carr and J. B. Warriner, 1989, Relationship between the fractal dimension and joint roughness coefficient, Bull. Association of Engineering Geologists XXVI(2), pp. 253-263.
  20. Jamie Pringle, Andy Gardiner, Robin Westerman, 2004, Virtual geological outcrops-fieldwork and analysis made less exhaustive? Geology Today. Vol. 20, No. 2, March-April pp. 67-72. https://doi.org/10.1111/j.1365-2451.2004.00450.x
  21. John Kemeny, Randy Post, 2003, Estimating threedimensional rock discontinuity orientation from digital images of fracture traces. Computers & Geoscience 29, pp. 65-77. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(02)00106-1
  22. Kemeny, J., Norton, B. and K. Turner. 2006a. Rock Slope Stability Analysis Using Ground-Based LIDAR and Digital Image Processing, Felsbau - Rock and Soil Engineering, Nr. 3/06, 8-15.
  23. Kemeny, J., Turner, K. and B. Norton. 2006b. LIDAR for Rock Mass Characterization: Hardware, Software, Accuracy and Best-Practices, Proceedings of the Workshop on Laser and Photogrammetric Methods For Rock Mass Characterization: Exploring New Opportunities, Golden, CO.
  24. Kemeny, J., Donovan, J. and C. Rodriguez. 2006c. Application of Ground-Based LIDAR for Pre-Blast Rock Mass Characterization, Proceedings of Fragblast 8, the 8th International Conference on Fragmentation by Blasting, Santiago, Chile.
  25. Mah, J., Samson, C., McKinnon, S., and Aikman, D., 2008, Triangulation-based 3D laser imaging for underground rock mass characterization: Impact of operational parameters. ARMA 08-249.
  26. Matt Lato, Mark S. Diederichs, D. Jean Hutchinson, Rob Harrp, 2008, Optimization of LiDar Scanning and processing for automated structural evaluation of discontinuities in rockmasses. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. doi:10.1016/j.ijrmms.2008.04.007.
  27. N. Barton, 1973, Review of a new shear strength criterion for rock joints. Eng Geol 7, pp. 287-332. https://doi.org/10.1016/0013-7952(73)90013-6
  28. N. Barton, S. Bandis, 1990, Review of predictive capabilities of JRC-JCS model in engineering practice. Proc. Int. Conf. Rock joints. pp. 603-610.
  29. Park, E. S., Cheon, D. S., Synn, J. H., Jung, Y. B. and Choi, Y. K., 2008, Characterization of discontinuities using 3-D laser scanner. ARMA 08-187.
  30. S. D. Priest, 1993, Dicsontinuity analysis for rock engineering. Chapman & Hall, London.
  31. R. Tse and D. M. Cruden, 1979, Estimating joint roughness coefficients. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 16, pp. 303-307. https://doi.org/10.1016/0148-9062(79)90241-9
  32. Split Engineering LLC., 2011, Split-Fx, http://www.spliteng.com/.