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과제기본정보

발파공해 저감 및 여굴 최소화를 위한 선균열 암굴착 노치장비 및 시공기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도시건축연구사업 과제번호 07CHUD-C043406-02
국가과학표준분류 1순위 건설·교통 | 구조물·지반공학 기술 | 터널·암반공학 기술 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 발파공해 저감 및 여굴 최소화를 위한 선균열 암굴착 노치장비 및 시공기술 개발
주관연구기관 (주)유신
총괄연구 책임자 성명 정동호
소속 (주)유신 직위 공학박사/상무이사
전화번호 02-6202-0114 FAX 02-6202-0989
총 연구기간 2006-12-20 ~ 2009-10-23
당해연도 연구기간 2007-06-20 ~ 2008-06-23

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 136,000,000 25,000,000 140,000,000 165,000,000 301,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ㅇ 최근 도로 및 철도 노선 개량사업과 도심지 지하철 공사의 증가와 더불어 터널의 시공 역시 증가하고 있다. 최적의 터널공사라 함은 최소의 굴착으로 필요한 공간을 창출함에 있으므로 여굴로 인한 불필요한 굴착 양을 줄여야 하고, 터널 발파굴착시 발생하는 발파진동, 소음에 대한 피해민원을 최소화 하는 것이 바람직함
ㅇ 발파공해 해소 및 여굴제어를 위하여 기존에 적용되고 있는 무진동 암파쇄공법은 공사비가 많이 들며 화강암, 편마암등의 극경암이 분포하고 있는 우리나라의 지질조건에 부적절한 경우가 많아 제한적으로 적용되고 있는 실정임
ㅇ 본 연구는 발파공해 해소 및 여굴제어 효과가 우수한 노치비트장비시스템을 개발하여 발파진동을 무진동에 가까운 최소기준 이내로 저감시켜 무진동발파가 어려운 구간의 시공성을 향상시키고, 비용을 절감하는데 목적이 있음
최종목표 ㅇ 노치홀에 관한 현재까지의 연구는 노치효과의 입증에 집중되어 있고, 이론적으로 입증된 노치효과를 전산실험과 모형실험을 통해 증명한 것에 불과하다. 본 연구에서는 지금까지의 연구에서 입증된 노치효과를 실제 설계에 적용하기 위한 연구를 수행하고자 함
ㅇ 충분한 현장시험을 수행하여 데이터를 축적, 정량적 분석을 통해 한국의 지질특성에 맞는 노치비트를 개발하고, 내구성을 향상시키는 것을 목표로 함
ㅇ 터널 현장 굴착에 적합한 최적의 노치 콘트롤러등의 장비시스템 개발과 노치홀의 발파설계를 현장설계에 적용할 수 있도록 하는 발파설계 개발을 목표로 함
연구내용 및 범위 ㅇ 본 연구개발을 위하여 총 3차년도의 연구계획을 수립하였으며, 최적의 선균열 암굴착 노치장비 및 시공기술 개발을 위하여 문헌조사 및 연구, 요소시험, 현장시험, 데이터분석, 전산시뮬레이션등을 주요 연구내용으로 계획하였음

1. 1차년도 연구내용 및 범위
1) 발파공법 연구문헌 조사
-국내외 도서, 논문지, 학술지를 통한 자료수집
-현장 해외조사를 통해 자료, 시험장비 조사
-최대지발당 장약량 조사 및 국내 터널 암굴착 시공사례 자료분석
-국내외 터널 암굴착 논문 및 기술자료 분석
2) 암굴착용 비트형상에 따른 굴착효율분석
-국외 시공자료 및 국내현장 방문조사
-비트형상, 굴착각도, 노치길이에 따른 천공효율 분석
3) 터널발파 설계, 시공시 문제점 분석 및 개선사항 연구
-기존 발파설계자료, 현장변경사항 수집 및 문제점 분석
-여굴제어 문제점, 진동소음 영향 검토
4) 노치비트 기초요소실험
-천공시 암분의 배출여부 확인
-노치비트, 특수로드의 형상과 재질 최적화
5) 굴착효율에 대한 핵심요소인자 선정
-천공직진성, 천공속도, 노치홀형상, 비트마모율에 영향을 주는 노치형상 분석
-요소실험을 위한 test비트 제작

2. 2차년도 연구내용 및 범위
1) 암등급별 노치비트형상별 요소실험에 의한 최적의 비트형상 선정
-영향인자별 요소실험 결과 분석
-천공효율, 노치공 형성에 최적인 비트형상 선정
2) 노치선균열공법 적용시 발생되는 기술적 문제점 연구, 보완
-암등급별, 노치공간격별 현장시험 및 계측계획 수립
-노치선균열공법 적용시 발생되는 기술적 문제점 파악
-보완책을 마련하여 현장실험에 적용후 확인
3) 내구성실험에 의한 노치비트 품질향상 연구
-비트, 로드, 노치의 마모율 분석
-내구성향상을 위한 재질선택, 장비조합 최적화
4) 케이스별 터널현장시험 및 일반발파와의 비교 검토
-암등급별 터널발파시험 실시
-파단면 여굴, 미굴 비교 분석
-진동소음 측정 및 영향 감소효과 검토
-일반발파와 노치선균열발파의 비교 및 외곽공 간격 최적화
5) 굴착효율 및 내구성이 우수한 노치비트 개발
-노치비트에 의한 손상영역 감소 수치모델링
-노치비트에 의한 발파성능평가 축소모형실험 및 현장실험
6) 발파 전산시뮬레이션 문헌조사 및 노치선균열공법 전산해석 적용성 검토
-수치해석 문헌조사, 해석기법 연구
-노치선균열 모델링해석으로 적용성 검증
7) 노치비트 실용화 제품 개발
-시공성, 경제성, 안정성을 고려한 최적의 노치비트 개발

3. 3차년도 연구내용 및 범위
1) 현장발파시험결과의 역해석 검증
-일반발파 및 노치선균열발파 현장시험결과를 역해석으로 검증
2) 현장시험 계측 분석 및 적용성 확인
-계측결과 데이터의 추세 파악
-일반발파대비 노치발파의 효과분석
-여굴감소율 및 진동소음영향 감소효과 확인
-기타 장비조합등의 부적합 개선사항 검토
3) 현장발파시험 분석 및 수치해석을 통한 영향인자 연구
-영향인자를 매개변수로 수치해석 민감도 분석
-암등급별 적정 공간격 및 노치선균열공법 효과 검토
4) 기술자료 분석결과 정량화
-현장실험결과를 토대로 영향인자와 여굴, 진동소음과의 상관관계 도출
5) 현장시공시 문제점 보완
-현장시험시공시 드러난 문제점 분석 및 개선사항 마련
6) 노치선균열공법을 적용한 최적의 발파패턴설계 개발
-안전성, 시공성, 경제성 및 환경피해 저감을 고려한 노치선균열 발파패턴 개발
7) 현장 노치선균열 발파공법 시공기준 확립
-시공효율, 작업자 안정성을 고려한 현장 노치선균열 발파공법 시방기준 정립
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 - 굴착효율 및 내구성이 우수한 노치비트 개발 ㅇ 노치비트 요소실험에 의한 최적의 비트형상 선정 및 품질향상 연구
ㅇ 터널현장시험에 의한 노치선균열발파 효율 분석
ㅇ 노치비트에 의한 손상영역 감소 수치모델링
ㅇ 노치비트에 의한 발파성능평가 축소모형실험 및
현장실험
연구성과 기술적 기대성과 ㅇ 터널 암발파 굴착에 있어서 지발당 장약량이 많은 심발 및 확대발파 단계보다 지발당 장약량이 상대적으로 적은 외곽공을 노치홀을 이용하여 선균열 발파함으로서 진동, 암소음을 30~40% 제어 차단하여 민원발생 해소
ㅇ 여굴제어 효과가 탁월하여 숏크리트, 콘크리트 등의 후속공정의 비용이 절감되고, 터널 안정성을 위한 빠른 폐합 및 낙석의 위험이 감소되어 시공성, 경제성, 안정성의 상승효과가 큼
사회 경제적 파급효과 ㅇ 노치 선균열발파공법의 적용으로 발파공해 해소, 여굴발생의 최소화로 민원 및 굴착비용 최소화, 주변 인접 구조물의 안정성 확보, 숏크리트, 라이닝콘크리트 등의 후속공정 비용 20% 이상 절감 효과를 거둘 수 있음.
ㅇ 터널 내 무자유면의 구속압력으로 시공성이 현저히 떨어지는 무진동 굴착구간 2/3정도를 노치선균열 암굴착공법으로 가능하며 무진동 암파쇄공법을 적용했을 때 비해 약 6배의 원가절감 효가 기대
활용방안 ㅇ 동 과제가 완료되면 연구결과를 터널설계 암굴착 분야에 직접 활용 가능
ㅇ 아울러 동 기술은 건설산업에 부응하기 위한 터널 굴착의 활성화 방향에 기여
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 발파 노치 터널 여굴 진동
영문 blasting notch tunnel over-break vibration
최종보고서
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최종보고서 0337_발파공해 저감 및 여굴 최소화를 위한 선균열 암굴착 노치장비 및 시공기술 개발.pdf   다운로드

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