Calculation of Key Blocks' Safety Ratio based on Discontinuity Analysis

불연속면 분석에 근거한 쐐기블록 안전율 계산

A system with the ability to recognize potential key blocks during tunnel construction by analyzing the rock face was developed in this study. This system predicts the formation of key blocks in advance and evaluates their safety factors. A laser scanner was used to collect a three-dimensional point cloud of the rock face, which was then utilized to model the excavation surface and derive the joint surfaces. Because joint surfaces have specific strikes and dip angles, the key blocks formed by these surfaces are deduced through iterative calculations, and the safety factor of each key block can be calculated accordingly. The model experiments confirmed the accuracy of the system's output in terms of the joint surface characteristics. By inputting the joint surface information, the calculated safety factors were compared with those from the existing commercial software, demonstrating stable calculation results within a 1% error margin.

터널 공사중 발생 가능한 쐐기블록(Key block)을 막장관찰 중 인지하여 전방으로 형성되는 쐐기블록을 예상하고, 안전율을 확인할 수 있는 시스템을 개발하였다. 막장관찰시, 레이저 스캐너를 이용하여 암반면의 3차원 점군을 수집하고, 이를 근거로 굴착면을 형상화한 후, 암반 절리면을 도출한다. 절리면은 주향과 경사각을 가지고 있으므로, 절리면들의 조합을 통해 형성되는 쐐기블록을 반복 계산을 통해 도출하고, 각 쐐기블록의 안전율을 계산한다. 모형실험을 통해 시스템의 절리면 특성 산출의 정확성을 확인하였고, 절리면 정보를 입력하여 계산되는 기존 상용 소프트웨어의 결과값과 비교하여 개발 프로그램이 오차 1%이내로 계산 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.