• Technical Notes

    중대단면 TBM 설계 사양 예측을 위한 DB분석

    Database Analysis for Estimating Design Parameters of Medium to Large-Diameter TBM

    최순욱, 박병관, 장수호, 강태호, 이철호

    Soon-Wook Choi, Byungkwan Park, Soo-Ho Chang, Tae-Ho Kang, Chulho Lee

    TBM은 사전에 예측하지 못한 지반조건의 변화에 대한 대응력이 재래식 공법과 비교할 때 상대적으로 낮기 때문에, 설계단계에서 TBM의 사전 성능예측과 공사기간 산정을 위한 ...

    The Tunnel Boring Machine(TBM) is relatively insufficient to cope with unpredicted changes in ground conditions as compared with Conventional Tunnelling Methods. Therefore, ...

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    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.


    The Tunnel Boring Machine(TBM) is relatively insufficient to cope with unpredicted changes in ground conditions as compared with Conventional Tunnelling Methods. Therefore, it is very important to predict the TBM performance at the design stage and estimate the advance rate for the calculation of the construction period. In this study, we added data to 211 TBM databases constructed in the previous study and analyzed the correlation between TBM outer diameter, maximum thrust, maximum cutterhead torque, cutterhead driving power and RPM, which are the main design and manufacturing specifications of TBM. As a result of the analysis from results obtained in the previous studies, it was confirmed that TBM outer diameter is very effective and important in estimating maximum thrust, maximum cutterhead torque, and cutterhead driving power of the TBM. As a result of comparing the regression equations derived from other TBM databases outside the country and the regression equation obtained from the present study results, the maximum thrust showed a similar tendency to each other, but the maximum torque estimated from the regression equation of this study was higher than that of other countries in the case of the large scale TBM.

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    December 2018
  • Technical Notes

    특수지반에서 쉴드TBM 굴착 시 프리그라우팅 적용 사례 고찰

    Review of Pre-grouting Methods for Shield TBM Tunneling in Difficult Grounds

    윤영민, 정호영, 전석원

    Youngmin Yoon, Hoyoung Jeong, Seokwon Jeon

    국내외 터널공사에서 TBM의 적용사례가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 도심지터널과 하·해저터널의 시공에서 TBM 굴착 공법은 발파공법에 비해 여러 장점을 가지므로 우선적으로 고려되는 경우가 ...

    Cases of TBM tunnelling have been consistently increasing worldwide. In many recent subsea and urban tunnelling projects, TBM excavation has been preferably ...

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    국내외 터널공사에서 TBM의 적용사례가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히 도심지터널과 하·해저터널의 시공에서 TBM 굴착 공법은 발파공법에 비해 여러 장점을 가지므로 우선적으로 고려되는 경우가 많다. 도심지와 하·해저 터널에서는 연약지반 혹은 특수지반을 조우할 가능성이 높으며, 이러한 지질특성으로 인한 지반보강과 지반개량을 필수적으로 고려하여야 한다. 터널공사에서 지반 보강 및 개량 공법으로 그라우팅 공법이 널리 활용되고 있다. TBM 공법이 가지는 고속굴진, 굴진안정성, 환경피해 최소화 등 장점을 극대화하기 위해서 특수지반 조우 시 지반조건에 적합한 그라우팅재료와 공법을 선정하는 것이 공사비와 공기의 증가를 줄이는데 매우 중요하다. 하지만 현재까지 국내에서는 특수지반에 대한 보강체계가 정립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 특수지반에서의 효율적인 시공을 위한 기초연구로서, 일반적인 암반・토사 지반조건 이외 특수지반에서 쉴드TBM 굴착 시 적용될 수 있는 그라우팅 공법에 대하여 고찰하였다. 또한 국내외에서 특수지반 쉴드TBM 시공사례로부터 지반조건에 따른 그라우팅 공법의 적용성을 분석하여 정리하였다. 향후 쉴드TBM을 적용한 터널 시공 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 재료와 공법을 선정하는데 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.


    Cases of TBM tunnelling have been consistently increasing worldwide. In many recent subsea and urban tunnelling projects, TBM excavation has been preferably considered due to its advantages over drill and blast tunnelling. Difficult ground conditions are highly probable to appear in subsea and urban tunnels because of the shallow working depth and alluvial characteristics. Under the difficult ground conditions, ground reinforcement measures should be considered including grouting, while it is of great importance to select the optimal grout material and injection method to cope with the ground condition. The benefits from TBM excavation, such as fast excavation, increased safety, and reduced environmental impact, can be achieved by applying appropriate ground reinforcement with the minimum overrun of cost and time. In this report, various grouting methods were reviewed so that they can be applied in difficult ground conditions. In addition, domestic and international cases of successful ground reinforcement for difficult grounds were introduced for future reference.

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    December 2018
  • Technical Notes

    MEMS 센서 기반 지반진동 정보 크라우드소싱 수집시스템 개발 현황

    Development Status of Crowdsourced Ground Vibration Data Collection System Based on Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) Sensor

    이상호, 권지회, 류동우

    Sangho Lee, Jihoe Kwon, Dong-Woo Ryu

    크라우드소싱을 활용한 센서 자료 수집은 기존의 방식으로 얻기 어려운 고밀도 지반 진동 정보의 수집이 가능하다. 본 연구에서는 스마트폰과 같은 소형 전자기기에 탑재된 ...

    Using crowdsourced sensor data collection technique, it is possible to collect high-density ground vibration data which is difficult to obtain by conventional ...

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    크라우드소싱을 활용한 센서 자료 수집은 기존의 방식으로 얻기 어려운 고밀도 지반 진동 정보의 수집이 가능하다. 본 연구에서는 스마트폰과 같은 소형 전자기기에 탑재된 MEMS 센서를 활용한 크라우드소싱 방식 지반 진동 수집 시스템을 개발하였으며, 이를 위한 기반 체계 설계 및 클라이언트와 서버에 대한 구현을 수행하였다. 해당 시스템은 Android 기반의 스마트폰이나 Android Things 기반의 고정식 장비를 통해 진동 데이터를 신속히 수집하면서 하드웨어의 전력 및 데이터 사용량을 최소화할 수 있도록 설계되었다.


    Using crowdsourced sensor data collection technique, it is possible to collect high-density ground vibration data which is difficult to obtain by conventional methods. In this study, we have developed a crowdsourced ground vibration data collection system using MEMS sensors mounted on small electronic devices including smartphones, and implemented client and server based on the proposed infrastructure system design. The system is designed to gather vibration data quickly through Android-based smartphones or fixed devices based on Android Things, minimizing the usage of resource like power usage and data transmission traffic of the hardware.

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    December 2018
  • Technical Notes

    광산 비포장도로 상태 조사를 위한 스마트폰 애플리케이션 개발

    Development of a Smartphone Application to Investigate Unsurfaced Road Conditions in Mines

    최요순, 김헌무, 서장원

    Yosoon Choi, Hunmu Kim, Jangwon Suh

    광산에서 효율적이고 안전한 운반 작업을 수행하기 위해서는 덤프트럭이 이동하는 비포장도로의 상태를 정기적으로 점검하고, 그 결과에 따라 체계적인 유지보수를 시행해야 한다. 본 연구에서는 ...

    To perform efficient and safe haulage operations in mines, the condition of unsurfaced roads where dump trucks are moving should be regularly ...

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    광산에서 효율적이고 안전한 운반 작업을 수행하기 위해서는 덤프트럭이 이동하는 비포장도로의 상태를 정기적으로 점검하고, 그 결과에 따라 체계적인 유지보수를 시행해야 한다. 본 연구에서는 광산의 비포장도로 상태를 주기적으로 조사하는데 사용될 수 있는 스마트폰 애플리케이션을 개발하였다. 개발된 애플리케이션을 사용하면 미국 육군 공병대에서 개발한 Unsurfaced Road Condition Index(URCI) 평가 체계에 따라 필요한 정보를 현장에서 쉽게 수집하고, 비포장도로의 상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 부산 일광광산 비포장도로 일부 구간의 조사를 위해 개발된 애플리케이션을 적용하였다. 그 결과 URCI 평가 체계에서 고려되는 7가지 인자들을 사용자 인터페이스 화면을 통해 손쉽게 조사하고, 현장에서 URCI 값을 빠르게 계산하여 비포장도로의 상태를 평가할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 스마트폰 애플리케이션은 광산현장의 비포장도로의 상태 조사 및 평가를 위해 유용하게 활용될 수 있을 것이다.


    To perform efficient and safe haulage operations in mines, the condition of unsurfaced roads where dump trucks are moving should be regularly investigated, and systematic maintenance should be carried out according to the results. In this study, we developed a smartphone application that can be used to periodically investigate the unsurfaced road conditions in mines. Using the developed application, necessary data can be easily collected on site to evaluate the condition of unsurfaced roads according to the Unsurfaced Road Condition Index (URCI) evaluation system presented by the US Army Corps of Engineers. The smartphone application was tested at several sections of unsurfaced road in the ​​Ilkwang mine, Busan, Korea. The results showed that the field investigation about 7 factors considered in the URCI evaluation system can be conducted through the user interface screen, and the URCI value can be calculated in the field to evaluate the condition of unsurfaced road. The smartphone application developed in this study can be useful for surveying and evaluating the unsurfaced road conditions at the mine site.

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    December 2018
  • Case Study

    경상남도에서 발생한 암반사면의 파괴유형 연구

    Investigations on the Failure Modes of Rock Slopes in Gyeongsangnam-do

    박춘식, 하정철

    Choon-Sik Park, Jung-Chul Ha

    본 연구는 경상남도 일대의 도로 및 산업단지 시공과정에 발생된 암반사면에 대하여 현장조사 및 기존 조사자료 등을 토대로 붕괴를 일으키는 여러 가지 요인들을 ...

    The purpose of this study is to identify the collapse characteristics by analyzing various factors causing collapse based on field survey and ...

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    본 연구는 경상남도 일대의 도로 및 산업단지 시공과정에 발생된 암반사면에 대하여 현장조사 및 기존 조사자료 등을 토대로 붕괴를 일으키는 여러 가지 요인들을 분석하여 붕괴 특성을 파악하고자 하였다. 직접 조사한 사면가운데 붕괴가 발생한 사면의 경우 붕괴특성을 분석하여 붕괴사면 자료의 계속적인 수집 및 데이터베이스 구축과 관리 및 분석을 통해 붕괴사면 예측 및 예방에 활용할 수 있을 것이다. 절토사면의 붕괴특성에 사용된 평가항목은 여러 가지 요인들 중에 기존에 사면 안정성 평가에 많이 사용된 평가항목을 비교하여 중복되는 요소들 중에 객관적인 평가항목으로 볼 수 있는 항목을 선택하여 사용하였다. 암반사면의 파괴유형은 기반암의 암종에 따라 평면파괴, 쐐기파괴, 원호파괴, 전도파괴 등의 양상이 다르게 발생하므로 사면의 안정성을 검토할 경우 반드시 지표지질 조사를 실시하여 기반암의 암종을 분석한 후 그에 따른 사면의 안정성 해석을 수행하여야 한다.


    The purpose of this study is to identify the collapse characteristics by analyzing various factors causing collapse based on field survey and existing data on rock slopes occurring in the construction of roads and industrial complexes in Gyeongsangnam - do area. In the case of the slope where the slope has been directly surveyed, the analysis of the collapse characteristics can be used for the prediction and prevention of slope failure through the continuous collection of the slope data, database construction, management and analysis. The evaluation items used in the collapse characteristics of slope were selected among the items that can be regarded as objective evaluation items among the overlapping factors by comparing the evaluation items frequently used for the evaluation of the existing slope stability among various factors. The type of destruction of the rock slope depends on the type of carcass of the bedrock, such as planar fracture, wedge fracture, onho fracture, and conduction fracture, which are different from each other. And the slope stability analysis should be performed accordingly.

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    December 2018
  • Research Article

    직접전단시험에 의한 다양한 시료의 전단강도 특성

    Characteristics of Shear Strength Parameters of Various Soils by Direct Shear Test

    박춘식, 정정근

    Choonsik Park, Jeonggeun Jeong

    흙의 전단강도의 적절한 기준을 제시하기 위해 모래질, 점토질, 자갈질의 약 290 여개의 재료에 대하여 직접전단시험을 수행하였다. 흙의 대분류에 의한 모래질 흙의 전단강도는 ...

    This study conducted direct shear test on about 290 sorts of materials such as sandy soil, clayey soil and gravely soil to ...

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    흙의 전단강도의 적절한 기준을 제시하기 위해 모래질, 점토질, 자갈질의 약 290 여개의 재료에 대하여 직접전단시험을 수행하였다. 흙의 대분류에 의한 모래질 흙의 전단강도는 모래 함유율이 많은 흙일수록 내부마찰각은 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타났으며, 그 범위는 23.5°~34.9°에 분포하고 있는 것으로 나타났고, 점착력은 2.0 kPa~15.7 kPa 사이에서 골고루 분포하는 것으로 나타났다. 탄성계수는 하중단계에 따라 뚜렷하게 구분할 수 있었으며, 수직하중이 증가할수록 약 80%씩 증가하였다. 점토질 흙의 내부마찰각은 15.0°~28.6°의 범위에서 점토성분 함유율이 많아질수록 감소하는 경향이 나타났고, 점착력은 일정한 범위로 증가하는 경향이 나타났다. 점토질 흙의 탄성계수는 거의 같은 증가비로 초기탄성계수만 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 자갈질 흙의 내부마찰각은 29.9°~36.7°의 범위로 뚜렷한 특성을 파악할 수 없었다. 세부분류에 따른 SW(입도분포가 좋은 모래), SP(입도분포가 나쁜 모래), SC(점토 섞인 모래), SM(실트 섞인 모래)의 점착력은 실트함유율이 가장 많은 SM 시료에 비해 SC는 약 94%, SW는 약 78%, SP는 약 59% 정도 값을 나타내었다. 또한 내부마찰각은 ML(액성한계가 낮은 실트)과 CL(액성한계가 낮은 점토)이 거의 같은 거동 특성을 나타내었고, MH(액성한계가 높은 실트)는 ML의 약 88% 값을 나타내었다. 점착력에 대한 변화는 거의 비슷한 증가비를 나타내었다.


    This study conducted direct shear test on about 290 sorts of materials such as sandy soil, clayey soil and gravely soil to present proper standard on shear strength of soil. Shear strength of soil in large scale tends to show that angle of internal friction increases as sand contents grow and it ranges 23.5°~34.9° with cohesion of 2.0 kPa~15.7 kPa. Elastic modulus was visibly distinct by load, and which increased approximately 80% as vertical load grows. Angle of internal friction arranging 15.0°~28.6° on clayey soil decreased as clay contents rises and cohesion increase in regular scale. Elastic modulus tends to increase initial elastic modulus with almost same growing rate. While angle of internal friction on gravely soil indicates 29.9°~36.7° which hardly shows distinctive features. According to test in detail, cohesion of SW (well-graded sand), SP (poorly-graded sand), SC (clayey sand) and SM (silty sand) indicates value by 94%, 78% and 59% comparing to SC, SW and SP respectively. Angle of internal friction of ML (low-liquid limit silt) and CL (low-liquid limit clay) appears almost same features, and MH (high-liquid limit silt) despite of 88% value of ML. Cohesion among them varies with similar growing rate.

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    December 2018
  • Research Article

    지하 환경 감시를 위한 자기공명 기반 모니터링 방법의 타당성 연구

    A experimental Feasibility of Magnetic Resonance Based Monitoring Method for Underground Environment

    류동우, 이기송, 김은희, 염병우

    Dong-Woo Ryu, Ki-Song Lee, Eun-Hee Kim, Byung-Woo Yum

    도시 기반시설이 노후화됨에 따라 도시 재난 발생 가능성이 증가하고 있다. 특히, 하수관로, 상수도관망, 지하철 등 노후화된 지하 시설물은 도심지 지반함몰을 유발하는 잠재적 ...

    As urban infrastructure is aging, the possibility of accidents due to the failures or breakdowns of infrastructure increases. Especially, aging underground infrastructures ...

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    도시 기반시설이 노후화됨에 따라 도시 재난 발생 가능성이 증가하고 있다. 특히, 하수관로, 상수도관망, 지하철 등 노후화된 지하 시설물은 도심지 지반함몰을 유발하는 잠재적 원인이 된다. 도심지 지반함몰은 토양 침식 혹은 유실로 인해 생성된 지하 공동이 확장하여 지역적이고 갑작스런 지반 붕괴까지 이르는 현상으로 정의할 수 있다. 이는 석회암과 같은 용해성 암반에서 발생하는 싱크홀과는 구분된다. 지반 거동과 관련된 전통적인 계측 방식은 좁은 측정 범위와 각 센싱 지점에서의 계측값을 제공하기 때문에 불특정 다수 지역에서 발생할 수 있는 지반함몰 감시체계로서 한계가 있다. 따라서, 도시에 발생하는 지하공동에 의한 지반함몰을 예방하기 위한 감시체계로서는 적절하지 않으며 지반 내 물리적 환경변화를 감시할 수 있는 새로운 상시・영역 감시 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비방사 유도 자기장(자기공명) 기반 감시 체계의 기술적 타당성을 실험적으로 검토하였다. 공기, 물, 흙 등 매질과 공진 주파수, 임피던스 그리고 송・수신기 거리 등과 같은 환경변수에 따른 경로 손실 변화를 측정하는 방식으로 이루어졌다. 이론적으로 자기장의 전달 특성은 매질의 밀도와 독립된 것으로 알려졌으나, 실험 결과 매질의 조건에 따라 경로 손실에 의미있는 차이를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 매질의 물리적 환경변화에 따라 경로손실보다는 반사계수가 명확한 차이를 보였으며, 입력 반사계수가 출력 반사계수에 비해 보다 판별이 용이한 것으로 나타났다.


    As urban infrastructure is aging, the possibility of accidents due to the failures or breakdowns of infrastructure increases. Especially, aging underground infrastructures like sewer pipes, waterworks, and subway have a potential to cause an urban ground sink. Urban ground sink is defined just as a local and erratic collapse occurred by underground cavity due to soil erosion or soil loss, which is separated from a sinkhole in soluble bedrock such as limestone. The conventional measurements such as differential settlement gauge, inclinometer or earth pressure gauge have a shortcoming just to provide point measurements with short coverage. Therefore, these methods are not adequate for monitoring of an erratic subsidence caused by underground cavity due to soil erosion or soil loss which occurring at unspecified time and location. Therefore, an alternative technology is required to detect a change of underground physical condition in real time. In this study, the feasibility of a novel magnetic resonance based monitoring method is investigated through laboratory tests, where the changes of path loss (S21) were measured under various testing conditions: media including air, water, and soil, resonant frequency, impedance, and distances between transmitter (TX) and receiver (RX). Theoretically, the transfer characteristic of magnetic field is known to be independent of the density of the medium. However, the results of the test showed the meaningful differences in the path loss (S21) under the different conditions of medium. And it is found that the reflection coefficient showed the more distinct differences over the testing conditions than the path loss. In particular, input reflection coefficient (S11) is more distinguishable than output reflection coefficient (S22).

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    December 2018
  • Research Article

    국내 석회석 광산 수갱 굴착에 의한 통기효과 분석 연구

    A Study on the Ventilation Effects of the Shaft Development at a Local Limestone Mine

    이창우, 응우엔 반득, 키로 록키 키부야, 김창오

    Changwoo Lee, Nguyen Van Duc, Kiro Rocky Kubuya, Chang O Kim

    주선풍기가 설치된 통기수갱이 굴착된 국내 석회석 광산에서 수행한 통기수갱의 통기효과 분석결과 자연통기 및 기계통기 효과가 뚜렷하게 나타났다. 수갱을 통하여 입기되는 자연통기량은 최대 ...

    This study was carried out at a local limestone mine to analyze the ventilation efficiency of the shaft equipped with a main ...

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    주선풍기가 설치된 통기수갱이 굴착된 국내 석회석 광산에서 수행한 통기수갱의 통기효과 분석결과 자연통기 및 기계통기 효과가 뚜렷하게 나타났다. 수갱을 통하여 입기되는 자연통기량은 최대 11.7 m<sup>3</sup>/s 이었으며 갱내 공기온도의 측정에 의하여 비교적 정확한 정량적 예측이 가능하였다. 선풍기 가동에 의한 배기 통기량은 20.3~24.8 m<sup>3</sup>/s로 통기량의 변동은 갱도내 장비의 이동에 의한 통기특성곡선의 상향이동에 따른 선풍기 운전점의 변화에 의한 결과이므로 통기저항의 저감 노력이 요구된다. 갱구로부터 수갱까지 총 1912 m 갱도내 난류확산계수는 15 m<sup>2</sup>/s, 18 m<sup>2</sup>/s로 나타나 오염물질은 기류보다 상대적으로 빨리 확산되므로 공기질 제어를 위하여 신속한 배기가 요구된다. 따라서 통기용 수갱은 급격히 심부화 및 대형화되고 있는 국내석회석광산의 지속적 개발을 위한 필수적 갱내 환경제어 시설로 권장되어야할 것으로 판단된다.


    This study was carried out at a local limestone mine to analyze the ventilation efficiency of the shaft equipped with a main fan. The results show that its ventilation efficiency is clearly verified for the natural as well as the mechanical ventilation. The airflow rate of 11.7m<sup>3</sup>/s was induced by the natural ventilation force and the maximum quantity is almost same as the airflow rate estimated by monitoring the average temperatures in the upcast and downcast air columns. Meanwhile, the airflow rate exhausted by the main fan through the shaft was 20.3~24.8 m<sup>3</sup>/s; variation of the quantity was caused by the upward shift of the mine ventilation characteristic curve due to the frequent movement of the equipment. This indicates efforts are required to reduce the ventilation resistance and raise the quantity supplied by the main fan. The turbulent diffusion coefficients along the 1912 m long airway from the portal to the shaft bottom was estimated to be 15 m<sup>2</sup>/s and 18 m<sup>2</sup>/s. Since these higher coefficients imply that contaminants will be dispersed at a faster velocity than the airflow, prompt exhaust method should be planned for the effective air quality control. The ventilation shaft and main fan are definitely what local limestone mines inevitably need for better working environment and sustainable development.

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    December 2018
  • Research Article

    저심도 터널주변의 NTR보강 중 발생한 도로면 침하의 특성

    Characteristics of Subsidence of a Road During the New Tubular Roof Construction Around a Shallow Tunnel

    김치환

    Cheehwan Kim

    고속도로면으로 부터 심도는 약 7.5 m로 얕으나 너비가 약 21 m로 넓은 터널의 안정성을 확보하고 도로면의 침하를 최소화하기 위하여 NTR(New Tubular Roof)공법을 ...

    The NTR(New Tubular Roof) method was used to secure the stability of the tunnel and minimize the subsidence of the road. The ...

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    고속도로면으로 부터 심도는 약 7.5 m로 얕으나 너비가 약 21 m로 넓은 터널의 안정성을 확보하고 도로면의 침하를 최소화하기 위하여 NTR(New Tubular Roof)공법을 보조공법으로 이용하였다. 이 방법에 따라 터널 굴착예정선 둘레에 직경 2.3 m의 강관 13개를 종방향으로 압입하고 강관측벽을 뚫어 서로 연결한 후 강관내부와 연결공간을 콘크리트로 채워 라이닝을 먼저 만들었고 라이닝 내부 지반을 굴착하여 터널을 완성하였다. 여러 개의 강관을 순차적으로 압입함에 따라 이완영역이 서로 연결되면서 폭이 점차 넓어지는 공동으로 거동하여 침하증분이 커졌고 터널 폭이 가장 넓은 곳에 강관을 압입할 때 도로면 침하증분은 약 2.2 mm로 최대였으며 라이닝 시공 때 까지의 총침하는 약 7.7 mm이었다. 그리고 폭이 넓은 라이닝 내부 터널을 굴착하면서 약 4.3 mm의 침하가 추가로 발생하면서 시공종료 후 총침하는 약 11.8 mm가 되었다.


    The NTR(New Tubular Roof) method was used to secure the stability of the tunnel and minimize the subsidence of the road. The tunnel was constructed at about 7.5 meters deep below the highway. with a width of about 21 meters. Following the NTR method, 13 steel pipes with a diameter of 2.3 meters were digged and pushed in longitudinally along the tunnel profile and cut out sides of pipes to connect to adjacent pipes, then filled the inside of pipes and the connected space between pipes with concrete to complete the lining of the tunnel to be excavated. As the steel pipes were digged in sequentially, the area of relaxation was connected to each other and behaves like a gradually widening tunnel. When the steel pipes were digged in to the widest points of the tunnel, the settlement rate of the road surface was increasing to the maximum as 2.2 mm and the total settlement until the lining construction was approximately 7.7 mm. After that, by excavating a tunnel inside the pre-installed lining, an additional settlement of about 4.3 mm was occurred, resulting in the total settlement of about 11.8 mm after completing of tunnel construction.

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    December 2018
  • Research Article

    수치해석을 통한 지진하중의 주기특성에 따른 그라운드 앵커의 거동

    Behaviour of Ground Anchor According to Period Characteristic of Seismic Load Using Numerical Analysis

    오동욱, 정혁상, 윤환희, 이용주

    Dong-Wook Oh, Hyuk-Sang Jung, Hwan-Hee Yoon, Yong-Joo Lee

    최근 국내에 발생된 지진으로 인해 더 이상 한반도가 지진으로부터 안전지대가 아니라는 것이 많은 사람들에게 각인되었다. 경주와 포항에서 발생된 지진은 그 동안 국내에서 ...

    Many people have been recognized that the Korean Peninsula is no longer safe area from the earthquake by the recent earthquakes occurred ...

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    최근 국내에 발생된 지진으로 인해 더 이상 한반도가 지진으로부터 안전지대가 아니라는 것이 많은 사람들에게 각인되었다. 경주와 포항에서 발생된 지진은 그 동안 국내에서 내진설계에 기준으로 고려한 지진의 특성과 상이하게 나타났고, 그에 따른 내진설계 방법에 대한 연구 또한 많은 연구자들에 의해 수행되어 지고 있다. 이러한 지진하중에 대한 고려는 주로 기존 상부 구조물에 초점이 맞춰져 있으며, 그에 따른 연구 또한 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 하지만, 지반의 구조적 안정성을 확보하기 위해 시공된 네일, 록볼트, 그라운드 앵커 등과 같은 지중구조물에 대한 지진하중으로부터의 구조적 안정성에 대한 고려는 많이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 풍화암에 정착된 그라운드 앵커에 대해 정하중이 작용할 때와 지진하중이 앵커에 미치는 영향을 분석하였다. 정하중에 의한 영향은 현장 인장시험 결과로, 지진하중 영향은 수치해석을 통해 파악하였다. 그 결과, 앵커에 긴장력 도입으로 인한 반력판의 침하가 발생하는 것으로 나타났으며, 그로 인한 앵커의 축력 감소가 발생하였다. 또한 지진하중에 의해 앵커 정착부의 변위가 증가하였으며, 정착부 길이가 길수록 장주기 지진에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다.


    Many people have been recognized that the Korean Peninsula is no longer safe area from the earthquake by the recent earthquakes occurred in the country. The earthquakes that occurred at Pohang and Gyeongju appeared differently from them considered in the seismic design and researches on the seismic design method have been also conducted by many researchers. Studies on seismic loads are mainly focused on existing superstructures, and research involving them has been actively carried out in reality. However, paper regarding structural stability of reinforcement from seismic load such as soil-nails, rock-bolts, ground anchors which were constructed to ensure stability of serviced structure have been published rarely. In this study, ground anchor been effected by static load and seismic load which is settled in the weathered rock is analyzed. Results for static load are obtained from field test and seismic load is from numerical analysis. In this study, the behavioral characteristics of the ground anchor were analyzed by numerical analysis in case of seismic loading based on the result of the in-situ tensile test of the ground anchor settled weathered rock. As a result, settlement of concrete block due to application of tension force for ground anchor occurred as well as following loss of axial force for ground anchor. Also, as bond length and period of seismic load are longer, increasement of displacement is greater.

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    December 2018
  • Research Article

    유전자 프로그래밍과 개체군집최적화를 이용한 픽 커터의 절삭비에너지 예측모델

    Prediction Model for Specific Cutting Energy of Pick Cutters Based on Gene Expression Programming and Particle Swarm Optimization

    Shahabedin Hojjati, 정호영, 전석원

    Shahabedin Hojjati, Hoyoung Jeong, Seokwon Jeon

    본 연구에서는 유전자 프로그래밍과 개체군집최적화기법을 이용하여 픽 커터의 비에너지를 예측하기 위한 모델을 제안하였다. 기계굴착장비의 굴진성능을 평가하는 것은 터널의 설계 초기 단계에서 매우 ...

    This study suggests the prediction model to estimate the specific energy of a pick cutter using a gene expression programming (GEP) and ...

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    본 연구에서는 유전자 프로그래밍과 개체군집최적화기법을 이용하여 픽 커터의 비에너지를 예측하기 위한 모델을 제안하였다. 기계굴착장비의 굴진성능을 평가하는 것은 터널의 설계 초기 단계에서 매우 중요하며, 비에너지를 이용한 기계 굴착장비의 굴진성능평가방법은 모든 기계굴착공법에 적용될 수 있는 표준화된 방법이다. 본 연구에서는 코니컬형상의 픽 커터가 암석을 절삭할 때 요구되는 비에너지와 암석의 강도특성, 절삭조건 간의 상관관계를 분석하고자 하였으며, 선행연구를 통해 총46개의 선형절삭시험 결과를 수집하여 분석에 활용하였다. 본 연구에서 제안한 예측모델을 이용하여 산정된 픽 커터의 비에너지는 다중선형회귀분석에 비해 작은 평균제곱오차를 나타내었으며, 결정계수 또한 본 연구에서 제안한 모델이 다중선형회귀분석에 비해 우수한 예측결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.


    This study suggests the prediction model to estimate the specific energy of a pick cutter using a gene expression programming (GEP) and particle swarm optimization (PSO). Estimating the performance of mechanical excavators is of crucial importance in early design stage of tunnelling projects, and the specific energy (<i>SE</i>) based approach serves as a standard performance prediction procedure that is applicable to all excavation machines. The purpose of this research, is to investigate the relationship between <i>UCS</i> and <i>BTS</i>, penetration depth, cut spacing, and <i>SE</i>. A total of 46 full-scale linear cutting test results using pick cutters and different values of depth of cut and cut spacing on various rock types was collected from the previous study for the analysis. The Mean Squared Error (<i>MSE</i>) associated with the conventional Multiple Linear Regression (<i>MLR</i>) method is more than two times larger than the <i>MSE</i> generated by <i>GEP-PSO</i> algorithm. The <i>R<sup>2</sup></i> value associated with the <i>GEP-PSO</i> algorithm, is about 0.13 higher than the <i>R<sup>2</sup></i> associated with <i>MLR</i>.

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    December 2018
  • Research Article

    유체 주입에 의한 단층 재활성 해석기법 개발: 국제공동연구 DECOVALEX-2019 Task B(Benchmark Model Test)

    Coupled Hydro-Mechanical Modelling of Fault Reactivation Induced by Water Injection: DECOVALEX-2019 TASK B (Benchmark Model Test)

    박정욱, 김태현, 박의섭, 이창수

    Jung-Wook Park, Taehyun Kim, Eui-Seob Park, Changsoo Lee

    본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 ‘Fault slip modelling’을 연구주제로 하며, ...

    This study presents the research results of the BMT(Benchmark Model Test) simulations of the DECOVALEX-2019 project Task B. Task B named ‘Fault ...

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    본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 ‘Fault slip modelling’을 연구주제로 하며, 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성과 수리역학적 연계거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 목적이 있다. BMT 시나리오 해석은 각 참가팀들의 수치모델이 단층의 수리역학적 연동거동을 적절히 모사할 수 있는지 교차검증함으로써 각 해석코드의 완성도를 높이기 위하여 수행되었으며, 주입압 적용 조건, 단층 물성, 수리역학적 연동해석 조건 등에 따라 7개의 해석 모델로 이루어져 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 이용하여, 역학적 변형으로 야기되는 단층의 수리적 물성 변화와 간극의 기하학적 변화를 동시에 반영할 수 있는 수리역학적 커플링 모듈을 개발하였다. BMT 시나리오 해석을 위하여 Task B 1단계(Step 1) 연구에서 개발된 수치모델을 일부 수정하였고, 단층의 변형에 따른 압축률과 투수계수, 단층의 해석 메쉬의 변화가 해석에 반영될 수 있도록 하였다. 단층의 투수량계수와 저류계수가 단층 내 압력 분포, 주입수량, 변위, 응력 등 수리역학적 거동에 미치는 영향을 검토하였으며, 수정된 수치모델을 기수행된 1단계 연구에 적용하여 해석결과를 업데이트하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.


    This study presents the research results of the BMT(Benchmark Model Test) simulations of the DECOVALEX-2019 project Task B. Task B named ‘Fault slip modelling’ is aiming at developing a numerical method to predict fault reactivation and the coupled hydro-mechanical behavior of fault. BMT scenario simulations of Task B were conducted to improve each numerical model of participating group by demonstrating the feasibility of reproducing the fault behavior induced by water injection. The BMT simulations consist of seven different conditions depending on injection pressure, fault properties and the hydro-mechanical coupling relations. TOUGH-FLAC simulator was used to reproduce the coupled hydro-mechanical process of fault slip. A coupling module to update the changes in hydrological properties and geometric features of the numerical mesh in the present study. We made modifications to the numerical model developed in Task B Step 1 to consider the changes in compressibility, Permeability and geometric features with hydraulic aperture of fault due to mechanical deformation. The effects of the storativity and transmissivity of the fault on the hydro-mechanical behavior such as the pressure distribution, injection rate, displacement and stress of the fault were examined, and the results of the previous step 1 simulation were updated using the modified numerical model. The simulation results indicate that the developed model can provide a reasonable prediction of the hydro-mechanical behavior related to fault reactivation. The numerical model will be enhanced by continuing interaction and collaboration with other research teams of DECOVALEX-2019 Task B and validated using the field experiment data in a further study.

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    December 2018
  • Research Article

    콘크리트 블록 발파 실험을 통한 인공 슬롯 자유면이 진동전파 및 파쇄효과에 미치는 영향에 관한 연구

    A Study on the Effect of Artificial Cutting Slot on the Fragmentation and Vibration Propagation in the Full-scaled Concrete Block Blasting

    오세욱, 민경조, 박세웅, 박 훈, 노유송, 석철기, 조상호

    Se-Wook Oh, Gyeong-Jo Min, Se-Woong Park, Hoon Park, You-Song Noh, Chul-Gi Suk, Sang-Ho Cho

    발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 ...

    Ground vibration is one of the remarkable issues in tunnel blasting. In recent studies, to improve the fragmentation with reduction of ground ...

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    발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 이용하여 터널 심발공 주변에 인공 자유면을 형성하고 이를 통해 파쇄도를 향상시키며 동시에 발파 진동을 저감시키는 기술이 개발되어 오고 있다. 본 연구에서는, 실규모 발파 실험 및 3D-DFPA 해석 기법을 통해 인공 자유면의 구조조건에 따른 진동저감 및 발파 효과에 대한 고찰을 수행하였으며, 이에 더불어 인공 자유면 발파에서의 효율적 설계를 위한 경험적 기준을 제안하였다. 분석 결과, 인공 슬롯 자유면은 홉킨슨 효과에 의한 스폴파괴 유발 및 충격진동의 전파경로 차단 등 발파 진동 저감을 야기하는 것으로 판단되었으며, 인공 자유면이 존재하는 경우, 존재하지 않는 경우에 비해 파쇄체적 및 파쇄효율이 모두 증가하는 경향을 보였다. 이는 인공 자유면이 실제 자유면과 동일한 역할을 수행함에 따라 최소저항선의 감소효과를 야기하는 것으로 판단되었으며, 실험 결과를 토대로 발파 공경 및 최소저항선에 대한 발파 파쇄체적의 상관관계를 도출 및 경험적 설계 기준을 제안하였다. 결론적으로, 인공 자유면 발파를 수행 시 발파 공경 대 최소저항선의 비가 약 5에서 8사이의 값을 갖도록 설계하는 것이 가장 이상적인 표준발파 조건에서의 파쇄효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.


    Ground vibration is one of the remarkable issues in tunnel blasting. In recent studies, to improve the fragmentation with reduction of ground vibration in tunnel blasting, a vibration-controlled blasting method with artificial cutting slot near the center-cut holes has been suggested. This study examines the effect of the different arrangement of artificial cut-slot on the vibration reduction and fragmentation by performing the full-scaled concrete block blast experiments and the numerical simulations with 3D-DFPA. The results show that the existence of artificial slot contributes to the improvement of vibration reduction, blast fragmentation and the efficiency of the cutting slot blast. It can be explained that the artificial slot play a free surface role and should decrease the burden between the cut holes. Crater volumes of the blasted concrete blocks were measured by 3-dimensional digital image analysis and compared with the ideal standard crater volume which can be calculated by theoretical standard blast design method. As a result, the ratio of burden and hole diameter which should achieve the standard crater in the cut-hole blasting were suggested.

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    December 2018