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워터젯 절삭폭 중첩에 따른 암반제거 단면형상 분석
Analysis of rock removal shape according to overlapping width of waterjet cutting 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.23 no.3, 2021년, pp.167 - 181  

오태민 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  박동엽 (KAIST 건설및환경공학과) ,  박준식 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  조계춘 (KAIST 건설및환경공학과)

초록
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터널굴착의 경제성 확보 및 굴착 시 발생하는 진동저감을 위해 워터젯 시스템을 활용한 새로운 형태의 암반 굴착공법이 개발되고 있다. 워터젯 절삭을 이용한 효율적인 암반 굴착을 위해서는 워터젯 절삭폭의 중첩과정이 필수적이다. 본 연구는 초고압 연마재 워터젯 시스템을 이용하여 절삭폭 중첩도 및 이격거리에 따른 화강암 시편 절삭실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 중첩도 단계에 따른 화강암 절삭성능을 분석하였다. 그리고 형상인자를 절삭깊이, 절삭폭, 그리고 절삭부피로 분류하여 중첩 절삭 후 단면의 형상을 분석하였다. 절삭폭 중첩도가 58% 이하가 되면 중첩이 충분하지 않아 연속적인 암반제거가 불가능하였다. 반면 절삭폭 중첩도 67% 이상에서는 과절삭 현상이 확인되었다. 한편 부분중첩(25~75%) 조건에서는 기존 워터젯 절삭에 비해 효율적인 부피제거가 가능한 것으로 분석되었다. 해당 연구는 워터젯을 활용한 암반 굴착 시 최적 중첩도를 결정하기 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

New type of rock excavation method using a waterjet system is being developed to secure economic feasibility and to reduce vibrations during excavation. In waterjet rock excavation, overlapping of cutting width is essential for high efficiency. In this study, cutting experiments for granite specimen...

주제어

#워터젯 굴착   #제거형상   #중첩폭   #워터젯 절삭  

표/그림 (14)

참고문헌 (11)

  1. Anwar, S., Axinte, D.A., Becker, A.A. (2013), "Finite element modelling of overlapping abrasive waterjet milled footprints", Wear, Vol. 303, No. 1-2, pp. 426-436. 

  2. Billingham, J., Miron, C.B., Axinte, D.A., Kong, M.C. (2013), "Mathematical modelling of abrasive waterjet footprints for arbitrarily moving jets: part II-overlapped single and multiple straight paths", International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 68, pp. 30-39. 

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  3. Kim, J.G., Song, J.J. (2015), "Abrasive water jet cutting methods for reducing blast-induced ground vibration in tunnel excavation", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 75, pp. 147-158. 

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  4. Momber, A.W., Kovacevic, R. (2000), "Particle-size distribution influence in high-speed erosion of aluminium", Particulate Science and Technology, Vol. 18, No. 3, pp. 199-212. 

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  6. Oh, T.M., Cho, G.C., Ji, I.T. (2013), "Effects of free surface using waterjet cutting for rock blasting excavation", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 15, No. 1, pp. 49-57. 

  7. Oh, T.M., Joo, G.W., Cha, Y., Cho, G.C. (2019), "Effect of garnet characteristics on abrasive waterjet cutting of hard granite rock", Advances in Civil Engineering, Vol. 2019, Article ID 5732649, pp. 1-12. 

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  8. Park, S.S., Kim, H.Y., Ahn, J.H. (2016), "Characteristics of abrasive water jet milled surface by overlap cutting", Journal of The Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, Vol. 25, No. 2, pp. 118-123. 

  9. Pierri, L.C., Santos, R.P.D., Passos Junior, J.J.D., Pains, A.M., Noronha, M.A.M. (2019), "High pressure abrasive water jet for excavation purpose: a tridimensional approach for cutting strategy", REM-International Engineering Journal, Vol. 72, No. 1, pp. 25-30. 

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  10. Shin, J.H., Moon, H.K., Choi, K.C., Kim, T.K. (2009), "Evaluation of the blast-restriction zone to secure tunnel lining safety", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 11, No. 1, pp. 85-95. 

  11. Wang, F., Zhou, D., Zhou, X., Xiao, N., Guo, C. (2020), "Rock breaking performance of TBM disc cutter assisted by high-pressure water jet", Applied Sciences, Vol. 10, No. 18, pp. 6294. 

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