단일절리를 포함한 암석 시험편에서 디스크 커터의 압입에 의한 파괴 메커니즘의 수치해석적 연구
Numerical Analysis on Fragmentation Mechanism by Indentation of Disc Cutter in a Rock Specimen with a Single Joint
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초록
LCM 시험은 TBM에서의 디스크 커터 설계와 굴진성능 예측을 위한 가장 신뢰성 있는 시험 중의 하나이다. 그러나 이는 실대형 암석시료의 채취, 운반 및 거치에 많은 비용이 소요되는 단점을 가지고 있으며, 절리가 포함된 시료에 대한 시험이 용이하지 않아 시험에서 예측된 모델을 설계에 활용하기 어려운 경우가 많다. 따라서 LCM 시험이 갖는 이러한 경제적․시간적 제약점들을 극복할 수 있는 현실성 있는 수치모델링이 고려된다면, 현장에서의 복잡한 검토과정 없이 현장에 직접 적용할 수 있는 적합한 형태의 TBM 절삭모델을 제시할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 UDEC을 이용하여 단일절리를 포함한 암석시료에 대한 디스크 커터의 절삭 메커니즘 분석을 위해 디스크 커터의 가압지점의 위치와 절리의 방향성에 따른 균열전파양상을 분석하였으며, 이를 통하여 절리의 방향에 따른 적절한 디스크 커터의 가압지점 위치 및 디스크 커터의 적정 간격을 도출하였다.
Abstract
LCM test is one of the most powerful and reliable methods of experiment for the cutter head design and the performance prediction of TBM. In many cases, however, the predicted design model can be directly applied to the field design, because this test may have an uppermost limit in preparation and/or transportation of the large size rock samples and the test for the jointed rock mass is not easy. When the proper and reasonable numerical modeling is considered to overcome this limit, the most adequate cutter head design for TBM could be presented without any complicate preconsideration in the field. In this study, the crack propagation patterns dependent on the contact point of disc cutter and the angle of rock joint are analyzed for the rock specimen with a single joint using the UDEC. The authors could derive the appropriate contact points of disc cutters and their space with respect to the joint angle in rock mass thru the numerical analysis.
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