• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.543-552
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• 2014

본 연구에서는 EPB 쉴드 TBM 시공현장에서 얻은 기계데이터와 굴진당시의 지반상태와의 상관관계를 분석하여, 지반상태의 변화에 따른 기계데이터의 변화를 단일 및 복합변수분석을 통하여 규명하였다. 그 결과 경암지반에서 연암지반으로 지반이 변화할 때, 총추력과 커터토크의 비가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 총추력대비 커터토크의 비율(커터토크/총추력)을 굴착속도와 쌍대비교하면 경암지반에서의 데이터는 일정한 범위 내에 있음을 확인 할 수 있으며, 연암지반에서는 경암지반일 때와 비교하면 추력대비 커터토크의 비율이 높은 값을 가진다. 이러한 결과를 바탕으로 총추력대비 커터토크의 비율과 굴착속도의 비교를 통해서 연약대 출현의 징후를 감지할 수 있다. 이와 같은 분석결과는 목적변수 커터토크가 설명변수 총추력이 증가할수록, 또 다른 설명변수 지반일축 압축강도가 감소할수록 증가한다는 중회귀분석의 결과를 통해서도 증명된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.141-149
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• 2023

근래 들어 도심지 지하공간에 대한 수요가 증가함에 따라 도심지 터널계획이 활발히 진행되고 있다. 특히 로드헤더 굴착공법은 도심지 터널에 대한 적용성이 우수하여 적용사례가 증가하고 있다. 그러나 로드헤더 굴착공법은 일축압축강도 100 MPa 이상인 고강도 암반구간에 대한 굴착효율이 저하되는 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 본 연구에서는 고강도 암반구간에 대한 로드헤더 굴착효율 개선방안으로 선균열공법을 제안하고 적용성을 평가하였다. 이를 위해 일축압축강도와 RQD를 함께 고려하여 순굴착속도를 산정할 수 있는 Bilgin 예측식을 활용하여 순굴착속도를 평가하였다. 동일한 일축압축강도인 암반조건에서 RQD가 감소할수록 순굴착속도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 고강도 암반에서 절리가 증가할수록 로드헤더 굴착효율이 증가하는 것으로 판단된다. 또한 현장시험을 통해 고강도 암반구간에 대한 선균열공법의 현장 적용성을 검증하였다. 균열유도공을 중심으로 균열대가 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 고강도 암반구간에 선균열공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.229-234
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• 2002

현재 우리 나라의 각종 건설공사에 수반되는 암반 굴착작업은 아직까지 화약류에 의한 발파공법이 주를 이루고 있는 실정이다. 이는 발파공법이 다른 굴착방법에 비하여 경제성 및 작업 효율성 등에서 효과적이기 때문이다. 그러나, 도심지에서 발파작업은 작업에 수반되는 환경 공해적 요소인 소음, 진동, 암석의 비산 및 분진 등의 끊임없는 민원발생과 많은 피해가 발생되어 미진동 및 무진동 굴착방법이 대체공법으로 사용되고 있기는 하나 이들은 경제성 및 효율성이 낮아 궁극적인 해결책이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 백열광에 의해 유도된 열 응력 (인장 및 전단 응력)을 이용한 무진동, 무소음 암반 파쇄공법의 특성, 암석파쇄효과 및 경제성에 대하여 검토하였다. 본 연구에서 백열광에 의한 암반굴착방법은 500Kw의 전력소비로 $16ft{\times}16ft$정도의 터널단면을 하루에 약 90ft 굴진이 가능한 것으로 분석되었다. 또한 본 굴착방법은 전기를 동력원으로 이용하기 때문에 화약발파에 의한 작업 중단이 필요 없으며 화이트라이트 유니트를 추가로 설치하면 굴착속도를 더욱 단축할 수 있게 된다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.513-527
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• 2018

TBM은 사전에 예측하지 못한 지반조건의 변화에 대한 대응력이 재래식 공법과 비교할 때 상대적으로 낮기 때문에, 설계단계에서 TBM의 사전 성능예측과 공사기간 산정을 위한 굴진율 예측이 매우 중요하다. 기존 연구에서 구축된 211개의 TBM 데이터베이스에 신규 데이터를 추가하여 TBM의 핵심 제작 사양인 최대 추력, 커터헤드 최대 토크 및 회전속도, 커터헤드 구동력 사이의 상관관계를 지반조건에 따라 분석하였다. 기존 연구들에서와 같이 TBM의 최대추력, 최대토크, 구동력과 같은 기본 제작사양을 추정하는 데 있어 TBM 외경은 매우 중요한 정보임을 확인할 수 있었다. 국외의 TBM 데이터베이스로부터 도출된 회귀식과 본 연구로부터 얻어진 회귀식을 비교한 결과, 최대추력의 경우는 유사한 경향을 보였으나, 대단면 TBM에서 본 연구의 회귀식에서 추정된 최대토크가 국외의 회귀식보다 더 높게 추정하는 경향이 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.127-136
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• 2019

TBM 터널공사 시 스크류컨베이어의 배토 거동에 대한 이해는 굴진율 향상을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 지반에서 디스크 커터에 의해 생성되는 암반칩의 형상에 따라 스크류컨베이어 내부에서의 이동 및 배토 거동에 대한 연구를 수행하였다. 입자기반의 DEM 수치해석기법을 이용하여, 6가지의 대표적인 모양에 대한 암반칩을 클러스터로 형성하였다. 또한, 실제 스크류컨베이어의 3D 축소모델을 형성한 후, 다른 모양의 암반칩의 시간당 배토량을 측정 하였다. 시뮬레이션 결과, 스크류컨베이어의 경사각이 $0^{\circ}$일 때, 동일한 암반에서 암반칩의 형상과 부피와 상관없이 10 RPM 속도에서의 스크류컨베이어 배토량은 스크류컨베이어 최대 배토량의 약 20%로 나타났다(표준편차: 1.3%). 본 연구 결과는 암반용 TBM 설계 및 암반에서의 TBM 굴착 시 스크류컨베이어 운용에 참고할 수 있는 자료로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.