쉴드 TBM 현장 굴진데이터를 이용한 굴착속도 예측모델 개발
Development of penetration rate prediction model using shield TBM excavation data
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초록
최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ○○~○○ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.
Abstract
Mechanized tunneling methods, including shield TBM, have been increasingly used for tunnel construction because of their relatively low vibration and noise levels as well as low risk of rock-falling accidents. In the excavation using the shield TBM, it is important to design penetration rate appropriately. In present study, both subsurface investigation data and shield TBM excavation data, produced for and during ○○~○○ high-speed railway construction, were analyzed and used to compare with shield TBM penetration rates calculated using existing penetrating rate prediction models proposed by several foreign researchers. The correlation between thrust force per disk cutter and uniaxial compressive strength was also examined and, based on the correlation analysis, a simple prediction model for penetration rate was derived. The prediction results using the existing prediction models showed approximately error rates of 50~500%, whereas the results from the simple model proposed from this study showed an error rate of 15% in average. It may be said, therefore, that the proposed model has higher applicability for shield TBM construction in similar ground conditions.
참고문헌 (16)
- Barton, N., "TBM performance estimation in rock using QTBM", Tunnels and Tunnelling International, 31(9), pp.30~34 (1999)
- Bruland, A., "Hard rock tunnel boring: Background and discussion", Ph.D., pp.2000
- 장수호, "TBM 굴진자료의 다변량 회귀분석에 의한 암반대응형 TBM의 설계모델 도출", 한국터널지하공간학회 논문집, 13(6), pp.531~555 (2011), 사단법인 한국터널지하공간학회
- 조만섭, "국내 TBM 굴진속도 산정을 위한 경험적 방법들의 적용성 분석", 터널과 지하공간, 13(4), pp.260~269 (2003), 한국암반공학회
- Farmer, I. W., "Mechanics of disc cutter penetration", Tunnels and Tunnelling International, 12(6), pp.22~25 (1980)
- Graham, P. C., "Exploration for Rock Engineering", pp.173~180 (1976), Balkema
- Hamidi, J. K., "Performance prediction of hard rock TBM using rock mass rating(RMR)system", Tunnelling and Underground Space Technology, 25(4), pp.333~345 (2010)
- 한중근, "TBM의 관입속도 예측을 위한 경험적 모델의 비교", 한국지반신소재학회 논문집, 10(4), pp.61~70 (2011), 한국지반신소재학회
- Hassanpour, J., "Developing new equations for performance prediction in carbonate-argillaceous rocks : a case history of Nowsood water conveyance tunnel", Geomechanics and Geoengineering, 4(4), pp.287~297 (2009)
- Hassanpour, J., "TBM performance analysis in pyroclastic rocks: A case history of Karaj water conveyance tunnel", Rock Mechanics and Rock Engineering, 43(4), pp.427~445 (2010)
- Hughes, H. M., "The relative cuttability of coal-measures stone", Mining Science and Technology, 3(2), pp.95~109 (1986)
- 정혁상, "쉴드 TBM 성능예측모델과 굴진자료 분석을 통한 굴진성능 개선방안", 한국지반환경공학회 논문집, 11(2), pp.43~52 (2010), 한국지반환경공학회
- Ramezanzadeh, A., "Influence of rock mass properties on performance of hard rock TBMs", RETC (2005)
- Ribacchi, R., "Influence of rock mass parameters on the performance of a TBM in a Gneissic formation (Varzo tunnel)", Rock Mechanics and Rock Engineering, 38(2), pp.105~127 (2005)
- Practical geotechnical and engineering properties for tunnel-boring machine performance analysis and prediction, "Tarkoy, P. J.", 62~78, pp.Transportation Research Record 1087 (1986)
- Tarkoy, P. J., "Predicting TBM penetration rates in selected rock types", Proceedings of the 9th Canadian Rock Mechanics Symposium, pp.263~274 (1973)