Kim, Jin-Soo;Kwon, Sangki;Cheon, Dae-Sung;Park, Eui-Seob
Tunnel and Underground Space
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v.24
no.3
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pp.187-200
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2014
After excavation or blasting, rock properties within an excavation damaged zone can be perpetually weakened on account of stress redistribution or blasting impact. In the present study, the excavation damaged zone is applied to a rock slope. The objective of this research is to compare the mechanical stability of the rock slope depending on the presence of the damaged zone using 2-dimensional modeling and analyze factors affecting factor-of-safety. From the modeling, it was founded that the mechanical stability of the rock slope is significantly dependent on the presence of the damaged zone. In particular, factor-of-safety with a consideration of the damaged zone decreased by approximately 49.4% in comparison with no damaged zone. Factor analysis by fractional factorial design was carried out on factor-of-safety. It showed that the key parameters affecting factor-of-safety are angle of the slope, cohesion, internal friction angle and height.
The cylindrical cut is most frequently used in tunnel blast regardless of their dimensions. In this study the new parallel cut is proposed to raise advance per round, which is considered to be an elevation of the traditional cylinder cuts. The general geometric pattern of a new cut with parallel blast holes is proposed. The detailed burden and spacing between the central blasthole and those of the four section are also given. The blast results between new cut and traditional cylinder cut are given. The main results of this study are as follows. 1) The average advances per rounds in new cuts can reach 99.5% of drilling length. That of traditional cylinder cuts are known approximately 90∼95% 2) Specific charge weight of new cut compare to that of cylinder cut is approximately reduced 5% from 1.363 to 1.297 kg/㎥ 3) Specific drilling rate is also reduced 8% from 2.393 to 2.130 m/㎥ 4) Vibrations, fly rock, and fragmentation produced by the new blast are to be proved superior to those of the traditional cylinder cuts.
Currently, the shotcrete used as basic support in the tunnel excavation, has the advantages of maintaining high-level strength in condition of early shooting with thin thickness based on the excavation characteristics of rock mass. Therefore supreme equipment and materials were developed and the great strides have continued. Also, the development of measurement technology and the rocks behaviors of undergound are evaluated in detail and the designs of strength and thickness are made. The reinforcement materials development of new material is carried on. Most of the coal fly ash produced in Korea fire power plant is fly ash and bottom mash. Fly ash has been producing to be applied in many fields such as cement, aggregate, construction, civil, agriculture and fisheries. Also a lot of experiments are actively on the way. Therefore in this experiment, in order to use the fly ash mixed with concrete as a material of shotcrete, the experiment was performed in the best content to reduce the compression strength and the shooting rebound ratio of the excavated surface to use fly ash as a substitute material of concrete. As a result, when 15%.wt substitution was made to the fly ash, about 10% of compression strength and 6% of rebound ratio was reduced.
Fracture toughness of rock is a constant that can indicate the initiation and propagation of cracks due to blasting, excavation, etc. Scaled model tests have been applied to the behavior of tunnels and the stability of limestone mines. Through the scaled model, damaged zone evaluation due to blasting is also carried out, and the scale factor is not applied to the failure-related factors. In this study, DCT (diametral compression test) and finite element method ATENA2D numerical analysis results were compared to determine whether the scale factor could be applied to the fracture toughness of rock. The theoretical values of the scale factor applied to the fracture toughness of the rock and the DCT test results and the numerical results are 0.21~0.46, 0.40, and 0.99MPa ${\sqrt{m}}$ respectively, so these three values should be considered when determining scale factor. It is necessary to derive a suitable scale factor in consideration of the length, time, and mass to which the scale factor is applied, as well as the values of the scale factor of major design factors such as uniaxial compressive strength and density.
Many methods and techniques to reduce ground vibrations are well known. Some of them are to adopt electric millisecond detonators with a sequential blasting machine or an initiating system with an adequate number of delay intervals. The types of electric detonators manufactured in korea include instantaneous, decisecond and millisecond delays but numbers of delay intervals are only limited from No.1 to No.20 respectively. It is not sufficient to control accurately millisecond time with these detonators in tunnel excavation. Sequential fire time refers to adding an external time delay to a detonators norminal firing time to obtain sequential initiation and it is determined by sequential timer setting. To reduce the vibration level, sequential blasting machine(S.B.M) with decisecond detonators was adopted. A total of 134 blasts was recorede at various sites. Blast-to-structure distances ranged from 20.3 to 42.0 meter, where charge weight varied from 0.24 to 0.75 kg per delay. The results can be summarized as follow: 1. The effects of sequential blasting machine on the vibration level are discussed. The vibration level by S.B.M are decreased approximately 14.38~18.05% compare to level of conventional blasting and cycle time per round can be saved. 2. The empirical equations of particle velocity were obtained in S.B.M and conventional blasting. V=K(D/W1/3)-n, where the values for n and k are estimated to be 1.665 to 1.710 and 93.59 to 137 respectively. 3. The growth of cracks due to vibrations are found but the level fall to within allowable value.
As the era of Industry 4.0 arrives, the researches using artificial intelligence in the field of rock engineering as well have increased. For a better understanding and availability of AI, this paper analyzed the types of algorithms and how to apply them to the research papers where AI is applied among domestic and international studies related to tunnels, blasting and mines that are major objects in which rock engineering techniques are applied. The analysis results show that the main specific fields in which AI is applied are rock mass classification and prediction of TBM advance rate as well as geological condition ahead of TBM in a tunnel field, prediction of fragmentation and flyrock in a blasting field, and the evaluation of subsidence risk in abandoned mines. Of various AI algorithms, an artificial neural network is overwhelmingly applied among investigated fields. To enhance the credibility and accuracy of a study result, an accurate and thorough understanding on AI algorithms that a researcher wants to use is essential, and it is expected that to solve various problems in the rock engineering fields which have difficulty in approaching or analyzing at present, research ideas using not only machine learning but also deep learning such as CNN or RNN will increase.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2008.10a
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pp.296-296
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2008
국내 절토비탈면은 이상 기후 및 건설공사의 증대로 인해 증가하고 있는 추세이며 장마철 및 태풍으로 인해 비탈면의 붕괴로 많은 인명 및 재산피해가 발생되고 있는 실정이다. 국내에서 사용되고 있는 기존의 비탈면의 설계기준은 암반의 불연속면에 대한 조사를 실시하고는 있지만 주로 암반의 굴착난이도를 토층, 리핑암, 발파암으로 구분하여 각각의 비탈면 절취경사를 결정하여 사용하는 방법을 사용하였으며 이러한 기준은 단순히 암석의 강도를 기준으로 설정되어 있으므로 암석의 공학적 특성 즉, 암반내 불연속면 방향성, 연속성, 충진물질, 마찰각, 풍화속도 등의 영향으로 공용후 비탈면 구배의 재조정 및 보강이 빈번하다. 국내외 절토비탈면의 설계기준은 각 기관별로 산재되어 있었으며 비탈면에 대한 설계 및 시공 등에 관한 기준은 도로와 철도 설계기준에 일부 반영되어 있을 뿐 항만, 댐, 택지조성 등 기타 시설 설계기준에는 비탈면에 대한 기준이 마련되어 있지 않아 표준적인 비탈면 설계기준 및 유지관리지침이 등이 필요하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 2004년부터 2006까지 한국시설안전공단, 한국도로공사, 대한주택공사가 협동으로 연구한 건설공사 비탈면 설계 시공 및 유지관리에 관한 연구의 결과로 2006년도에 "건설공사 비탈면 설계기준"이 수립되었다. 이 설계기준은 건설공사에서의 기존 상이한 기준들을 정리하고 동일화하는 작업을 수행하였으며 지반의 조사에서부터 대책공까지를 막나하여 정리하였다. 그러나 최근에 급격한 기후변화로 인한 비탈면붕괴 빈번함에 따라 과거 적용되어 왔던 이들 기준을 적용하는 경우, 특히 상부 토층 및 풍화암 구간에서 많은 설계안전율을 만족하지 못해 많은 보강을 수반해야 하는 문제가 발생되고 있어 그 원인에 대한 분석을 수행하고자 하였다. 2006년도 정리된 기준은 과거에 적용하여 온 유기시의 안전율 조건을 Fs > 1.1~1.2을 적용하였던 것을 Fs > 1.2로 통일하였으며 지하수위 조건은 지표면에 위치하도록 하였다. 지하수위 조건은 풍화암 및 토층의 경우, 과거 지표면에 -3m를 적용한 시기가 있었으나 지표면에 지하수위를 적용하는 것이 일반적인 해석방법이다. 이러한 결과의 원인을 검토해 보면 다음과 같다. 첫째, 풍화암 및 토층에 적용되어 온 지반강도 정수가 과거 적용한 값보다 최근에는 작아지는 경향을 보이고 있다. 둘째, 지하수위 적용문제로 현재 지표면에 지하수위를 두어 안전율을 감소시키는 문제로 이는 최근 들어 많은 연구기관에서 강우시 간극수압의 증가에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 침투수 해석은 현행 기준에도 강우의 침투를 고려한 해석을 실시하는 경우 FS > 1.3 적용하는 것으로 되어 있으나 대부분의 해석에서는 적용이 되지 못하고 있는 실정이다. 셋째, 안전율이 과거에 주로 적용된 Fs > 1.1에서 Fs > 1.2로 상향 조정되어 우기시의 설계안전율 만족시키지 못하는 문제이다. 그러므로 이러한 문제점을 개선하기 위한 검토가 필요하며 장기적으로 이에 대한 합리적인 기준을 개정하는 작업이 추후에 수행되어야 할 것으로 판단된다.
The high resolution studies for shallow seismic reflection are carried out using 24-channel seismograph and the high sensitivity geophone(50-500Hz). In order to study the underground structures such as small faults, fractures, cracks and cavities, it is of great importance to enhance high resolution of the seisrnic records for the targets vertically and laterally. In analysis of high resolution seismic reflection, Nyquist frequency($F_N$) should be lager than the highest frequency in the records and the highest wave number should not be exceed the Nyquist wave number($1/2{\Delta}x$). The highest frequency above the Nyquist will be removed using low pass filter or antialias filter. The trace interval Ax should be taken into account so that the highest wave number(f/v) can be less than $1/2{\Delta}x$. The Fraunhofer diffraction of a hyperbola seismic section above the tunnel appeares on the common offset method, and little first arrivals of direct wave on the single-end shooting, delayed strong impulsive reflections are also shown above the tunnel. Ray Method(Cherveney and Psencik, 1983) also represents the same results that the reflected waves from the tunnel are delayed and single impulsive with little first arrivals, while transrnitted waves through the tunnel are delayed with low frequency.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.17
no.6
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pp.597-604
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2015
When a tunnel is constructed by drilling and blasting operation, the excavated perimeter becomes uneven due to overbreak at the drill holes so that the thickness of shotcrete tends to be irregular. In this case, the conventional stress analyses for tunnel lining of a uniform thickness cannot be readily applicable. In this study, the profile of tunnel perimeter assumed to be sinusoidal in order to simulate the uneven tunnel perimeter and to control the thickness of shotcrete by using the amplitude and wavelength. By adopting the sinusoidal function to a theoretical solution of stress analysis for uniform lining, the range of axial stress of irregular shotcrete can be estimated. The applicability of the approximate solution has been verified by performing a series of numerical analyses for various conditions. It is shown that the axial stress of shorcrete is highly dependent upon the irregularity of shotcrete, together with the ground property and initial stress conditions. It is also shown the shear stress is dependent upon the wavelength, and the stress condition becomes unfavorable where the thickness of shotcrete is relatively small. The approach developed in this study shows that the stress state where the thickness is relatively small is unfavourable, and it is necessary to take complementary measures when installing shotcrete after blasting.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.24
no.6
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pp.637-658
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2022
TBM tunnel is simple with the iterative process of excavating the ground, building a segment ring-build, and backfilling. Drill & Blast, a conventional tunnel construction method, is more complicated than the TBM tunnel and has some restrictions because it repeats the inspection, drilling, charging, blasting, ventilation, muck treatment, and installation of support materials. However, the preparation work for excavation requires time and cost based on a very detailed plan compared to Drill & Blasting, which reinforces the ground and forms a tunnel after the formation of tunnel portal. This is because the TBM equipment for excavating the target ground determines the success or failure of the construction. If the TBM, an expensive order-made equipment, is incorrectly configured at the assembly stage, it becomes difficult to excavate from the initial stage as well as the main excavation stage. When the assembled shield TBM equipment is dismantled again, and a situation of re-assembly occurs, it is difficult throughout the construction period due to economic loss as well as time. Therefore, in this study, the layout and plan of the site and the assembly process for each major part of the TBM equipment were reviewed for the assembly of slurry shield TBM to construct the largest diameter road tunnel in domestic passing through the Han River and minimized interference with other processes and the efficiency of cutter head assembly and transport were analyzed and improved to suit the site conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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