[토질및기초기술사] TBM 굴진율

기술사|2024. 8. 6. 23:16
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1. 정의

굴진율(TBM Penetration Rate)은 TBM이 단위 시간 동안 전진한 거리를 의미합니다. 일반적으로 m/day 또는 mm/min 단위로 표현되며, 굴진 작업의 효율성을 평가하는 중요한 지표


NPR=P×RPM

NPR은 순굴진율로, TBM의 굴진율을 더욱 구체적으로 표현하는 방식

는 한 회전당 굴착된 거리 (mm/rev)

은 분당 회전수 (revolutions per minute)

 

2. 굴진율의 중요성

높은 굴진율은 공사 기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있으며, 반대로 낮은 굴진율은 프로젝트 지연과 추가 비용을 초래

 

3. 굴진율 최대화를 위한 고려사항

정밀한 지질 조사: 굴착 구간의 지질 조건을 사전에 철저히 조사하여 TBM의 종류와 설정을 최적화합니다.

TBM의 적절한 유지 보수: 정기적인 유지 보수를 통해 TBM의 성능을 유지하고, 컷터 헤드 등의 주요 부품을 적시에 교체합니다.

작업 환경 관리: 작업 환경을 최적화하여 작업자의 피로를 줄이고, 효율성을 높입니다.

실시간 모니터링 시스템: TBM의 작업 상태를 실시간으로 모니터링하여 문제 발생 시 신속히 대응할 수 있도록 합니다.

적절한 운영 전략: 지반 조건에 따라 굴착 속도와 압력을 적절히 조절하여 최적의 굴진율을 유지합니다.

 

4. 굴진율 영향 요소

지질 조건: 암석의 강도, 지하수의 존재 등

TBM의 성능: TBM의 종류, 컷터 헤드의 상태 등

운영 조건: 작업자의 숙련도, 작업 환경, 유지 보수 상태 등

지하수 및 압력 조건: 지하수의 존재와 압력 상태가 굴진율에 영향을 미침

 

5. 굴진율 향상 사례

서울 지하철 9호선 건설 시 TBM을 사용한 터널 굴착에서 굴진율 향상을 위해 사전 지질 조사를 철저히 하고 최신 TBM을 도입한 결과, 계획된 일정보다 20% 이상 빠르게 프로젝트를 완료하였고 이를 통해 TBM의 굴진율을 향상시키는 것이 얼마나 중요한지를 잘 보여줍니다.

 

 

 

 

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[토질 및 기초]다일러턴시(Dilatancy) 란?

기술사|2022. 1. 6. 01:50
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■ 정의

흙은 전단응력이 작용하면 체적이 변하게 되는데 흙입자끼리 접촉하는점이 활동하여 배열이 변화가 된다.
이렇게 부피가 변하는 현상을 다일러턴시 현상이라고한다.

전단시 팽창하는경우를 (+)다일러턴시

전단시 수축하는경우를 (-)다일러턴시 

라고 한다.

출처 : 토질역학의 원리(이인모)

위의 그림과 같이

느슨한 모래는 전단변위가 커질수록 체적이 수축하는데
모래 사이사이 간극이 있어서 체적이 줄어들고
조밀한 모래의 경우는 조밀한 모래입자가 다른 모래입자를 타고 올라 체적이 팽창한다.

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■ 특징

1. 점성토의 다일러턴시는 1<OCR<2에서는 (-)다일러턴시가 되어 배수전단인 쪽이 비배수전단인 쪽보다 큰 전단강도를 나타낸다. OCR>2일 경우는 (+)다일러턴시가 되어 반대의 경향을 나타냄

2. 사질토의 다일러턴시는 느슨한 상태에서 조밀한상태가 될때 다일러턴시가 (-)에서 (+)로 바뀐다.

3. 간극수압계수 A는 흙의 종류에 관계없이 밑의 경우를 만족한다.
 1) (+)다일러턴시는 A < 0.33
 2) (-)다일러턴시는 A > 0.33


4.  느슨한 모래가 비배수상태에 전단응력을 받을시 체적이 감소하기 때문에 간극수압이 증가하여 액상화 발생가능성이 생긴다.

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[토질 및 기초]흙의 침하

기술사|2021. 10. 8. 23:48
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□ 정의

지반위의 하중에 의해 지반이 가라앉는 현상

□ 종류

 ○ 즉시침하
   - 외부하중이 지반에 가해지는 동시에 발생하는 침하

모래(Sand) 점토(Clay)
모래의 경우는 투수계수가 아주 크므로 하중이 가해짐과 동시에 물이 배수가 되기 때문에 지하수가 있던 없던 즉시 침하가 발생하며  전체침하량과 즉시침하량이 같은 값을 가진다. 만약 점토지반에 지하수가 없다면 즉시침하가 발생하고 전체 침하량과 같을 것이다.
만약 점토지반이 포화상태라면 점토는 투수계수가 매우 작기 때문에 물이 쉽게 빠져나가지 못하며 흙이 찌그러지게 된다.
ε(z)=-2μ ε(x) 가 성립하므로
포아송비는 일반적으로 0.5가 된다.(비배수 조건시)

 ○ 압밀침하
   - 포화된 흙에 하중이 가해질때 과잉간극수압이 발생하게 되는데 과잉간극수압이 시간이 지남에 따라 소산이 되어 천천히 흙에 하중이 가해지고 이로인해 침하가 발생하는 것

1단계(초기)  초기에 입자는 유효상재압력만 받게됨
2단계(하중재하 직후)  물이 빠져나가지 못하므로 과잉간극수압이 발생하게 된다. 
3단계(압밀 후) 과잉간극수압이 소산되어 흙에 유효응력이 증가
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[토질 및 기초]흙의 활성도

기술사|2021. 9. 29. 00:10
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1. 개요 및 정의

흙의 소성성은 점토입자에 있는 흡착수 때문인데 흡착수가 많아지면 팽창성이 커지고 안정성이 작아진다.

이를 통해 흙의 안정성을 나타내기위해 위해 소성지수와 점토함량의 기울기를 활성도(Activity)라 정의한다.

 

A = PI  / 2μ(0.002mm)이하 입자의 중량백분율

2. 특징

  1. 활성도가 클수록 팽창성이 커지며 공학적으로는 불안정하다
  2. 점토입자의 크기가 작을수록, 유기질이 많이 함유될수록 활성도는 크게 나타난다.
  3. 활성도에 따른 점토의 분류
활성도 값                                     0.75                                    1.25
상태 비활성 보통 활성
점토광물 Kaolinite illite Montmorillonite
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