Abstract
This study aimed to quantify three-dimensional cutting volume by a TBM cutter with the digital photogrammetry technique and to increase the reliability of TBM cutterhead design parameters and TBM performance predicted from the linear cutting machine (LCM). The digital photogrammetric system and its analysis procedures using a laser point projector suitable for large-sized specimens were established and applied to the linear cutting test. Three-dimensional cutting volumes obtained from the photogrammetry were compared with those simply calculated from testing conditions. From the LCM tests, it was revealed that since rock cutting procedures by TBM cutters is characterized by three-dimensional failure and chipping formation, there is a big limitation to the use of cutting volume values calculated from testing conditions. In other words, depending on cutting conditions, there might be a big difference between the actually measured cutting volume and the calculated volume. Especially, the difference becomes bigger in the optimum cutting condition which is derived from the LCM tests. Moreover, in one of three penetration depth conditions, it was impossible to determine the optimum cutting condition from the calculated cutting volume. Therefore, it was proved that the application of the digital photogrammetry is indispensable to increase the reliability and the accuracy of LCM tests.
본 연구에서는 LCM에 의한 TBM 면판설계와 굴진성능 예측결과의 신뢰성을 높이기 위하여 디지털 사진계측기법에 의해 TBM 커터에 의한 3차원 절삭부피를 정량화하고자 하였다. 대형 시험편에 적합한 레이져 타겟 투사방식의 디지털 사진계측 시스템과 해석과정을 정립하였고 이를 최초로 LCM시험에 적용하였다. TBM 커터에 의한 3차원 절삭 부피를 사진계측으로 정량화하여 기계적으로 단순 계산된 절삭부피를 이용하는 기존의 방법과 비교 분석하였다. LCM시험 결과, TBM 커터에 의한 암석 절삭은 3차원적인 파괴 및 chip의 형성 과정이기 때문에 절삭부피를 산술적으로 계산하는 데에는 한계가 있음을 알 수 있었다. 즉, 절삭조건에 따라 실제 절삭부피는 단순 계산된 절삭부피와 상당한 차이를 보인다. 특히 LCM시험에서 유도되는 최적의 절삭조건에서는 이러한 절삭부피의 차이가 더욱 커지게 된다. 더욱이 단순 계산된 절삭부피를 이용할 경우 최적의 절삭조건을 유도할 수 없는 경우도 있었다. 따라서 LCM시험 결과의 신뢰성과 정확성을 높이기 위한 디지털 사진계측기법의 필요성이 증명되었다.