• Geomechanics and Engineering
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• 제36권5호
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• pp.417-426
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• 2024

Shield tunneling method is widely used to build tunnels in complex geological environment. Stability control of tunnel face is the key to the safety of projects. To improve the excavation efficiency or perform equipment maintenance, the excavation chamber sometimes is not fully filled with support medium, which can reduce the load and increase tunneling speed while easily lead to ground collapse. Due to the high risk of the face failure under non-fully support mode, the tunnel face stability should be carefully evaluated. Whether compressive air is required for compensation and how much air pressure should be provided need to be determined accurately. Based on the upper bound theorem of limit analysis, a non-fully support rotational failure model is developed in this study. The failure mechanism of the model is verified by numerical simulation. It shows that increasing the density of supporting medium could significantly improve the stability of tunnel face while the increase of tunnel diameter would be unfavorable for the face stability. The critical support ratio is used to evaluate the face failure under the nonfully support mode, which could be an important index to determine whether the specific unsupported height could be allowed during shield tunneling. To avoid of face failure under the non-fully support mode, several charts are provided for the assessment of compressed air pressure, which could help engineers to determine the required air pressure for face stability.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.214-225
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• 2020

쉴드 TBM(Tunnel Boring Machine) 터널 굴착 시 암반의 상태는 굴진 성능을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 암석 강도는 지반조사 시 실내시험을 통해 얻을 수 있으나, 전체 TBM 굴진 구간에 대해 모두 알 수 없다. TBM 굴진 시 최적 Operation Parameter를 적용하기 위해서는 굴진 속도에 영향을 미치는 암석 강도를 파악하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 TBM 굴착 중 생성되는 기계 데이터와 머신러닝(Machine Learning) 기법을 활용하여 암석 강도를 예측하고자 한다. 암석 강도를 예측하기 위해 여러 머신러닝 기법을 사용하여 비교하였고, 가장 예측 성능이 좋은 스태킹 모델을 최종 모델로 선택하였다. 암반 구간 Slurry 쉴드 TBM 굴진 사례에서 지반조사 및 시공 중 조사한 암석 강도와 강도를 획득한 위치에서의 TBM 굴착 데이터를 사용하였다. TBM 굴착 데이터는 Training과 Test용으로 8:2로 분할하였으며, 변수 선택(feature selection), 표준화(scaling), 이상치(outlier) 제거 등 전처리 과정을 수행하였다. 하이퍼파라미터 튜닝까지 마친 후, 스태킹 모델에 대해 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)와 결정 계수(R²)로 모델을 평가한 결과 각각 5.556과 0.943로 나타났으며, TBM 굴착 데이터로 암석 강도를 예측하는 모델로 유용할 것으로 판단된다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제30권3호
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• pp.149-157
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• 2005

본 연구는 우식의 기계적 제거와 기계화학적 제거의 효과를 비교, 평가하고자 하였으며, 기계적 제거방법은 저속의 round bur로, 기계 화학적 제거 방법은 Carisolv로 우식을 제거한 후, 잔존 우식을 확인하여 소요시간을 측정하였고, 또 실험실에서 발치한 우식 대구치 20개를 위 두 가지 방법으로 우식을 제거 후, Villanueva bone stain액으로 염색하고 표본을 제작 후 관찰하여 다음의 결론을 얻었다; 1.우식제거에 평균소요시간은 기계화학적 제거가 기계적인 제거보다 1.5배 더 길게 나타났다 (P < 0.05). 2, 우식제거에 평균소요시간은 소구치보다 대구치에서 더 길었고, 전치에서 가장 적은것으로 나타났다 (P < 0.05) 3 상 · 하악에서는 차이가 없었다 (P > 0.05) 4. 기계화학적 방법으로 우식 상아질을 제거 시 잔존 우식 상아질이 관찰되었으며 두 방법 모두 우식 상아질을 제거한 표면에서는 도말층을 관찰할 수 없었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.175-181
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• 2004

본 연구에서는 고속철도 ${\bigcirc}{\bigcirc}$역사 공사구간 중에 굴착구간에 인접하여 하천이 위치하고, 공사구간 좌측에는 항상 만수위 상태의 저수지가 위치하고 있어 지반굴착시 지하 5m 깊이에서 지하수위면이 발생하는 구간에 설치된 부력앵커의 거동특성에 관한 연구이다. 따라서 본 연구는 지하수위면이 발생하는 구간에서 설치된 부력앵커의 현장시험을 통해 시공시 영구적으로 지하수위에 의한 부력을 방지할 수 있는 부력앵커를 이용하여 구조물을 안정적으로 시공하고 지속적인 유지관리를 원활히 하고자 하는데 목적이 있다. 부력앵커 시험은 Bar Type Anchor를 Anchor의 길이와 규격별로 구분하여 인발시험을 실시하였다. 현장시험은 영구 앵커의 길이, Bar의 외경, 천공경을 변화시켜 가며 시험앵커 9본에 대한 시험을 수행하였다. 시험을 통해 앵커의 한계하중, 앵커체 바깥면의 인발저항, 하중 및 부착응력 분포, 앵커의 천공지경의 영향, 정착길이의 영향 및 지표면의 거동에 대하여 알아보았다. 그리고 부력방지용 Bar Type 앵커의 하중전달 및 파괴 메카니즘을 중심으로 앵커의 거동 특성에 대해 알아보았다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.403-413
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• 2015

본 논문은 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도 제어에 관한 실험적 연구이다. 복합지반에서는 암반을 굴착하는 디스크커터와 더불어 커터비트의 절삭 성능이 매우 중요하다. 이 연구에서는 특히 풍화토와 풍화암으로 이루어진 복합지반의 커터비트의 성능평가에 초점을 두었다. 이 연구를 위하여 실험실용으로 개발된 쉴드 TBM 커터비트 평가 장비를 이용하여 실내시험을 실시하였다. 복합지반은 공학적 상사성을 고려하여 조성하였다. 조성된 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드 회전속도를 2, 3, 4 rpm으로 적용하여 각 커터비트에 작용하는 절삭력을 측정하고 회전에 따른 절삭력의 변화를 분석하였다. 실험결과로 부터 커터비트에 작용하는 절삭력은 지반경계부에서 급상승하는 경향을 보여주었다. 또한 이러한 상승되는 절삭력의 크기는 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도가 클수록 크게 나타났다. 이러한 결과로부터 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도를 빠르게 할 경우 커터비트에 가해지는 위험요소가 더 크다는 것을 보여주고 있다. 따라서 복합지반조건에 현장 TBM 굴착 시 회전속도의 제어가 필요한 것으로 나타났으며 감속시키는 것이 비트에 가해지는 리스크를 저감시킬 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.494-507
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• 2021

TBM의 활용이 증가하면서 최근 국내에서도 머신러닝 기법으로 TBM 데이터를 분석하여 TBM 전방의 지반을 예측하고 디스크커터의 교환주기 예측 및 굴진율을 예측하는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 굴진 시 기계 데이터를 대상으로 전통적 암반에 대한 분류 기법과 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들을 접목하여 슬러리 쉴드 TBM 현장의 암반 특성에 대한 분류 예측을 하였다. 암반 특성 분류 기준 항목을 RQD, 일축압축강도, 탄성파속도로 설정하고 항목별 암반상태를 클래스 0(양호),1(보통),2(불량)의 3개 클래스로 구분한 다음, 6개의 분류 알고리즘에 대한 기계학습을 수행하였다. 그 결과, 앙상블 계열의 모델이 좋은 성능을 보여주었고 특히 학습성능과 더불어 학습속도에서 우수한 결과를 보인 LigthtGBM 모델이 대상 현장 지반에서 최적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 설정한 3가지 암반 특성에 대한 분류 모델을 활용하면 지반정보가 제공되지 않은 구간에 대한 암반 상태를 제공할 수 있어 굴착작업 시 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권5호
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• pp.531-546
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• 2022

Ground displacements caused by the construction of overlapping twin shield tunnels with small turning radius are complex, especially under special geological conditions of construction. To investigate the ground displacements caused due to shield machines in the unique calcareous sand layers in Israel for the first time and determine the main factors affecting the ground displacements, field monitoring, laboratory geological analysis, theoretical calculations, and parameter studies were adopted. By using rod extensometers, inclinometers, total stations, and automatic segment-displacement monitors, subsurface tunneling-induced displacement, surface settlement, and displacement of the down-track tunnel segments caused by the construction of an up-track tunnel were analyzed. The up-track tunnel and the down-track tunnel pass through different stratum, resulting in different construction parameters and ground displacements. The laws of variation of thrust and torque, soil pressure in the chamber, excavated soil quantity, synchronous grouting pressure, and grout volume of the two tunnels from parallel to fully overlapping orientations were compared. The thrust and torque of the shield in the fine sand are larger than those in the Kurkar layer, and the grouting amount in fine sand is unstable. According to fuzzy statistics and Gaussian curve fitting of the shield tunneling speed, the tunneling speed in the Kurkar stratum is twice that in the fine-sand stratum.

• Geomechanics and Engineering
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• 제9권4호
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• pp.483-498
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• 2015

This article describes a new in-situ load test called the Hydraulic Cylinder Test (HCT) and its application to determine the geotechnical properties of soil-rock mixtures. The main advantages of the test are its easy implementation, speed of execution and low-cost. This article provides a detailed description of the equipment and the test procedure, and examines a case study of its application to determine the geotechnical properties of an earth-filled dam for a tailings pond. The containment dams of the ponds are made from blocks of gypsum and marl, obtained from the excavation of the ponds, mixed in a matrix of sands and clays. The size of the rocks varies between 1 and 30 cm. The HCT is particularly useful for determining the geotechnical properties of this type of soil-rock mixture. Nine HCTs were carried out to determine its strength (c, ${\phi}$) and deformation (B, G) properties. The results obtained were validated using the Bim strength criterion, recently proposed, and some pressure meter tests carried out beforehand. The properties obtained are used to analyze the stability of the dam using computer simulations and a modification to its design is proposed.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.259-267
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• 2004

The practice of introducing and grouting reinforced fiber glass pipes or bar into the core to be excavated to maintain stable the tunnel face during excavation has been applied to many tunnels, where difficult geotechnical conditions are present, with good results in terms of safety and speed of works. This reinforcing technique, initially developed to be used jointly with the mechanical precut in clay, has been widely used with other geotechnical conditions as the only type of reinforcement or joined with other ground consolidation and/or reinforcement techniques (i.e. steel pipes or jet-grouting umbrella). At present same numerical researches have been carried out to find which are the real working conditions of the reinforcing elements but no final results have been obtained for the definition of the best design approaches. In this work the results of a three dimensional parametric numerical model is presented.

• Journal of Construction Engineering and Project Management
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• 제7권2호
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• pp.11-18
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• 2017

The cycle time of construction equipment for earthwork operations has a significant impact on project productivity. Elements that directly impact a haul vehicle's cycle time must be identified in order to accurately quantify the haul cycle time and implement strategies to decrease it. The objective of this research is to scientifically identify and quantify variables that have a significant impact on the cycle time of a dump truck used for earthwork. Real-time location data collected by GPS devices deployed in an active earthwork moving construction site was analyzed using statistical regression. External data including environmental components and haul road conditions were also collected periodically throughout the study duration. Several statistical analyses including a variance analysis and regression analysis were completed on the dump truck location data. Collected data was categorized by stage of the dump truck cycle. Results indicate that a dump truck's enter idle time, exit idle time, moving speed and driver visibility can significantly impact the dump truck cycle time. The contribution of this research is the identification and analysis of statistically significant correlations of variables within the cycle time.