개별요소법을 이용한 17인치 디스크커터의 선형절삭시험 수치해석 및 성남편마암 지반에서의 최적 S/P비 산정

초록

쉴드TBM의 커터헤드를 설계 시 디스크커터의 간격은 최적화해야 할 핵심 파라미터 중 하나이다. 디스크커터의 간격을 최적화하기 위해서는 비에너지의 값이 최소가 되는 커터간격을 구해야한다. 최적커터간격을 산정하기 위해서는 선형절삭시험(linear cutting machine, LCM)을 수행하는 것이 가장 신뢰할 수 있는 결과를 도출한다고 알려져 있으나, 실험장비가 고가이고 암석시편을 수급하기 힘든 문제가 있다. 그러나 수치해석을 이용하여 선형절삭시험을 시뮬레이션하는 경우 이러한 제약에서 자유로울 수 있다. 따라서 본 연구에서는 상용 개별요소법 수치해석 프로그램인 Particle Flow Code 3D (PFC3D)를 이용하여 선형절삭시험을 시뮬레이션 하여 인장균열에 의한 암편 발생현상을 모사하고 이를 이용하여 디스크커터 간 최적간격을 산정하는 연구를 수행하였다. 해석결과, 기존 연구결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 확인되었으며, 이를 통해 개별요소법 프로그램에서도 절리가 없는 암반에 대한 선형절삭 수치해석이 가능한 것을 보여준다.