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2017 Vol.19, Issue 3 Preview Page
Development of a new test method for the prediction of TBM disc cutters life

TBM 디스크 커터의 수명 예측 방법 개발

Dae-Young Kim1*
,
Ebrahim Farrokh2
,
Jae-Hoon Jung3
,
Jae-Won Lee4
,
Sung-Hyun Jee5
김 대영1*
,
에브라힘2
,
정 재훈3
,
이 재원4
,
지 성현5
1Member, Dept. of R&D., Hyundai Engineering & Construction
2Manager. Dept. of R&D., Hyundai Engineering & Construction
3Assistant Manager, Dept. of R&D., Hyundai Engineering & Construction
4Assistant Manager, Dept. of R&D., Hyundai Engineering & Construction
5General Manager, Dept. of R&D., Hyundai Engineering & Construction
1현대건설 연구개발본부 부장
2현대건설 연구개발본부 과장
3현대건설 연구개발본부 대리
4현대건설 연구개발본부 대리
5현대건설 연구개발본부 부장대우
*교신저자. *Corresponding Author. 
31 May 2017. pp. 475-488
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Abstract

Wear prediction of TBM disc cutters is a very important issue for hard rock TBMs as number of cutter head intervention. In this regard, some model such as NTNU, Gehring model, CSM models have been used to predict disc cutter wear and intervention interval. There are some deficiencies in these models. This paper developed a new test method for wear prediction for TBM disc cutter and proposed a new abrasion index. In this regard, different abrasivity indices along with their testing methods are explained. A comparative study is performed to develop the predictability of different cutter life evaluation methods and index. The evaluation of the new methods proposed in this paper shows a very good agreement with the actual cutter life and intervention interval length. The proposed tester and index can be easily used to predict the intervention interval length and cutter wear evaluation in both planning and construction stages of a TBM tunneling project.

Keywords
디스크 커터
마모도 예측 모델
NAT (New Abrasion Tester)
DWI (Disc Wear Index)

암반용 TBM 공사에서 디스크 커터의 마모도 예측은 설계 및 시공 단계에서 정확한 공 사비와 공사기간을 추정하는데 중요한 요소이다. 디스크 커터 마모도 예측에 널리 사용 되고 있는 방법으로는 CSM 모델, 노르웨이 NTNU 모델, Gehring 모델이 있으며, 이들모델은 각각 세르샤 시험, NTNU 시험 결과로부터 도출된 디스크 커터의 마모지수와 수명 지수를 활용하고 있다. 세르 샤 시험은 금속 핀을 이용하여 일방향으로 마모를 발생 시키기 때문에 광물 입자크기나 암석의 이방성에 따라 결과의 편 차가 큰 것으로 조사되었다(SINTEF, 2013). 한편, NTNU 시험의 경우에 시료 성형을 위한 사전 작업이 필요하기 때문 에 수행 완료까지 2∼3일의 기간이 소요된다. 본 연구에서는 금속 디스크의 회전과 이와 직교되는 방향으로 이동하면서 양방향 마모를 발생시켜 마모시험 결과의 편차를 줄이고, NTNU 시험 대비 별도의 시료성형이 필요 없어 소요 시간을 1∼2시간으로 단축할 수 있는 새로운 디스크 커터 마모도 예측시험과 이를 이용한 마모지수를 제안하였다. 제안된 마모 지수는 동일 암석을 이용한 세르샤 시험과 NTNU 시험결과와 비교하여 높은 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 또한 국 내 외 TBM 현장의 암석 시편을 이용하여 시험결과와 현장의 실제 디스크 커터 마모량을 비교 검증하였으며, 95%의 높 은 결정계수를 확인하였다. NAT 시험은 신속하게 시험 수행이 가능하고, 시험 결과로부터 제안된 마모지수가 높은 신 뢰수준을 보이는 것으로 판단되어 향후 활용도가 높을 것으로 기대한다.

키워드
Disc cutter
Abrasion Prediction Model
NAT (New Abrasion Tester)
DWI (Disc Wear Index)
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Information
  • Publisher :Korean Tunneling and Underground Space Association
  • Publisher(Ko) :한국터널지하공간학회
  • Journal Title :Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
  • Journal Title(Ko) :한국터널지하공간학회 논문집
  • Volume : 19
  • No :3
  • Pages :475-488
  • Received Date : 2017-04-14
  • Revised Date : 2017-05-11
  • Accepted Date : 2017-05-18
  • DOI :https://doi.org/10.9711/KTAJ.2017.19.3.475
Journal Informaiton Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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