• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.1029-1044
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• 2017

개별요소법(Discrete Element Method, DEM)은 다수의 작은 입자들의 운동 및 상호영향을 계산하여 시스템의 거동을 해석하는 수치해석법으로써, 실제 화학공학, 약학, 토목공학, 재료과학, 식품공학 등 다양한 산업현장에서 적용되고 있다. 본 연구에서는 DEM 기법에 근거한 입자 역학 전용 해석 상용 소프트웨어를 사용하여 스포크타입 토압식 쉴드TBM 굴착성능을 평가하기 위한 예비 해석을 수행하였다. TBM에 대한 해석은 커터헤드의 회전속가 다른 2가지 조건에 대해 수행되었다. 해석을 진행하는 동안 커터헤드면에 작용하는 저항 토크, 커터헤드면과 쉴드면에 작용하는 압축력, 스크루 오거를 통해 배출되는 토사의 양을 검토하였다. 해석을 통해 DEM 해석을 이용한 TBM 장비 모델링의 적용성을 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.519-534
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• 2019

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\sim}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된 경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를 분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을 도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약 50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어 추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.45-56
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• 2021

지하공간의 활용이 활성화됨에 따라 지중구조물의 설치를 위해 깊은 굴착이 이루어지고 있으며, 굴착지반의 변형을 최소화하기 위해 흙막이벽체가 많이 활용되고 있다. 특히 도심지에서의 깊은 굴착이 진행함에 따라 벽체에 인접한 구조물의 피해가 발생하지 않도록 벽체 변형을 최소화하기 위한 방법들이 강구되어 왔으며, 이들 방법 중 하나가 버팀 선행하중 공법이다. 이 공법은 벽체의 버팀에 주동적으로 하중을 가해 벽체 변형을 억제하는 방법으로, 최근까지 이 공법에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 관련된 연구가 활발히 진행되었음에도 불구하고, 현재까지 선행하중에 대한 명확한 관리기준이 마련되어 있지 않다. 또한 굴착 깊이가 깊거나 배면지반의 상태에 따라 버팀의 작용력이 증가할 수 있으므로, 버팀에 가할 수 있는 선행하중의 크기가 감소할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구결과에서 제안하고 있는 선행하중의 크기(작용하중의 50%이상)를 버팀에 일률적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 벽체의 배면지반조건에 따른 H-빔 버팀보의 선행하중 적용범위를 평가하고자 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과, 연약한 지반조건이고 깊은 심도 굴착이 진행하는 경우 토압과 선행하중에 의한 버팀구조의 안정성에 문제가 발생할 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다. 그리고 선행하중의 적용범위는 버팀 작용하중의 5%~70%인 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.485-495
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• 2017

지하공간 개발은 인구증가로 인한 도심지의 지상공간 대형화로 발생되는 다양한 문제를 해결하기 위한 유용한 해결책이며, 그 중 터널은 지하공간 개발의 방법 중 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 터널 굴착에 따른 말뚝과 지반의 거동에 대한 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 말뚝의 축력 분포에 대한 연구는 아직까지 많이 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 느슨한 사질토 지반에서의 군말뚝 기초하부에 터널굴착으로 인한 지반의 거동 뿐만 아니라 각각의 말뚝의 축력분포를 실내모형시험을 통해 관찰하였다. 터널굴착을 모사하기 위해 체적손실율 개념을 적용하였으며, 말뚝과 지반의 파괴 메커니즘을 확인하기 위하여 일반적으로 사용하는 체적손실율(1~2%) 보다 큰 10%까지 단계별로 적용하였다. 실내모형시험 결과 체적손실율 1.5% 적용에 의해 급격한 축력감소가 발생하였으며, 말뚝의 침하량이 인접 지반의 침하량보다 1.2~4.7배 가량 더 큰 것으로 나타났다. 실내모형시험 중 근거리 사진계측 기법을 사용하여 체적손실율 1.5%일 때의 지중 거동을 정량적으로 분석하였으며, 실내모형시험 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• 상하수도학회지
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• 제34권3호
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• pp.211-220
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• 2020

When domestic sewage and rainwater runoff are discharged into a single sewer pipe, it is called a "combined sewer system." The sewage design standards in Korea specify the flow velocity based only on the volume of rainfall; therefore, sedimentation occurs on non-rainy days owing to the reduced flow rate and velocity. This sedimentation reduces the discharge capacity, causes unpleasant odors, and exacerbates the problem of combined sewer overflow concentration. To address this problem, the amount of sewage on non-rainy days, not just the volume of rainfall, should also be considered. There are various theories on sedimentation in sewer movement. This study introduces a self-cleansing velocity based on tractive force theory. By applying a self-cleansing velocity equivalent to the critical shear stress of a sand particle, sedimentation can be reduced on non-rainy days. The amount of sewage changes according to the water use pattern of citizens. The design hourly maximum wastewater flow was considered as a representative value, and the velocity of this flow should be more than the self-cleansing velocity. This design method requires a steeper gradient than existing design criteria. Therefore, the existing sewer pipelines need to be improved and repaired accordingly. In this study, five types of improvement and repair methods that can maximize the use of existing pipelines and minimize the depth of excavation are proposed. The key technologies utilized are trenchless sewer rehabilitation and complex cross-section pipes. Trenchless sewer rehabilitation is a popular sewage repair method. However, it is complex because the cross-section pipes do not have a universal design and require continuous research and development. In an old metropolis with a combined sewer system, it is difficult to carry out excavation work; hence, the methods presented in this study may be useful in the future.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권2호
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• pp.55-62
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• 2020

There are two types of IMV for MCV, the spool type and the poppet type. The spool type is used in the existing excavator MCV and easily meets large-capacity flow conditions, but has a flow force problem which affects the spool control. The poppet type stably blocks the flow and has excellent rapid response. However, the larger the capacity, the larger the diameter of the poppet needed, requiring a strong spring to withstand the oil pressure. In this study, a bi-directional three-stage IMV for MCV that can be used in medium and large hydraulic excavators was proposed. This is a poppet type, enabling bi-directional flow control and resolves the problem of proportional solenoid suction force limitation. To investigate the validity of the proposed valve, the system was mathematically modeled and the static and dynamic characteristics were investigated through the simulation using commercial software. It has been concluded that the reverse flow is possible in a regeneration circuit and that the proposed IMV can be used to perform various excavation modes.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권1호
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• pp.21-27
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• 2019

Rockburst disasters pose serious threat to mining safety and underground excavation, especially in China, resulting in massive life-wealth loss and even compulsive closed-down of some coal mines. To investigate the mechanism of rockbursts that occur under a state of static forces, a stress model with sidewall as prototype was developed and verified by a group of laboratory experiments and numerical simulations. In this model, roadway sidewall was simplified as a square plate with axial compression and end (horizontal) restraints. The stress field was solved via the Airy stress function. To track the "closeness degree" of the stress state approaching the yield limit, an unbalanced force F was defined based on the Mohr-Coulomb yield criterion. The distribution of the unbalanced force in the plane model indicated that only the friction angle above a critical value could cause the first failure on the coal in the deeper of the sidewall, inducing the occurrence of rockbursts. The laboratory tests reproduced the rockburst process, which was similar to the prediction from the theoretical model, numerical simulation and some disaster scenes.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.61-68
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• 2003

In this study, a newly modified soil nailing technology named as the pretension soil nailing system, is developed to reduce both facing displacements and ground surface settlements in top-down excavation process as well as to increase the global stability. Up to now, the pretension soil nailing system, has been investigated mainly focusing on an establishment of the design procedure. In the present study, laboratory model tests are carried out to investigate the failure mechanism and behavior characteristics of the pretension soil-nailed wall. Various results of model tests are also analyzed to provide a fundamental basis for the efficient design.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.69-76
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• 2014

When we excavate an underground to build basement, the ground anchors are needed to prevent collapse of neighboring ground, subsidence and movement. Ground anchor construction required shore sheet piles, wales and struts as to maintain secure excavation. Existing box-type bracket using head part of ground anchor can not be possibly adjustable to the boring angle because the brackets are manufactured with unified angle in a factory. Also, box-type brackets have imperfection and instability caused by inequable force. In this study, a new bracket system is proposed. The bracket's side plate is reinforced and the angle of boring can be controlled. To investigate the structural performance of presented brackets, FEM analysis has been performed by using ANSYS commercial program. As a result, this bracket shows sufficient stability for all angle case and the strength is increased about 24% than existing bracket.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.195-215
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• 1991

This report deals with the process of the finite element computation and the design of the particular example tunnel (the double track section tunnel for Line 5, 7, 8 of Seoul Subway). The finite element calculations are performed with the program MISES 3 was developed from Austria which have been used in Eroupe. The principles of mechanic and mathematic analysis for the program MISES 3 are based on "The Finite Element Method -3rd Edition" by O.C zienkiewicz. The calculations are approximate analysis method divide continuum into quadrilateral element and calculate deformation and stress, according to the force equations at the node of the element. On the calculation of under excavation, this is a very convenient method and able to calculate compounded structure with tunnel lining and surrounding materials. Although calculated under the same factor and conditions, the result is not same solution, according to the shape of mesh. Therefore , it is important that we collect the construction results of NATM on the spot and by comparing the results of the finite element method with the surveying results review the validity of analysis model.sis model.