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한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society v.13 no.4, 2012년, pp.1480 - 1487   피인용횟수: 3
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실험계획법과 최적화알고리듬을 이용한 터널지보의 파손하중 예측
Failure Load Prediction of Tunnel Support using DOE and Optimization Algorithm

이동우    (창원문성대학 자동차기계학부   ); 조석수    (강원대학교 자동차공학과  );
  • 초록

    최근, 국내 탄광의 안전성이 향상되고 있으나 사고는 꾸준히 발생하고 있다. 대부분의 터널 지보는 I빔과 I빔을 연결하는 이음판 부분에서 지압을 견디지 못하고 파손이 발생한다. XX 탄광의 경우, 터널지보의 아치부가 일반적인 굽힘 거동이 아닌, 위쪽 방향으로 굽힘이 발생하고 있다. 이러한 경우는 터널지보에 수직하중 이외에 수평하중이 과대하게 작용하는 경우로 볼 수 있으며 이러한 수평하중은 지하암반의 급격한 변화에 의한 암반의 이완범위의 증가나 지하수의 누출 등으로 인한 수리학적인 요인 등의 복합적인 문제가 작용하여 나타난다. 따라서 본 연구에서는 위쪽 방향으로 굽힘을 일으키는 수평하중의 크기를 추정하기 위하여 실험계획법과 최적화 알고리듬을 적용하여 터널지보의 굽힘거동을 규명하였다.


    Recently, the safety of the coal-mining tunnels has been improved greatly, but accidents occur continually. Most tunnel support failures occur because the fish plate part that connects the I-beams is unable to withstand ground pressure. In the case of XX coal mine, the arch part of tunnel support bends to the upper direction. In such a case, excessive horizontal load as well as vertical load acts on the tunnel support. Horizontal load is caused by the sudden loosing of underground rock mass or the leakage of underground water, so it is fairly complex to predict horizontal loading on a tunnel support. To predict the horizontal load on this component is defined as the problem that determines the horizontal load conditions in wedges of tunnel support. This is an optimization problem in which maximum bending stress and horizontal load are considered by an objective function and design variables, respectively. Therefore, in this study, design of experiments and optimization algorithm were applied to identify the horizontal load in tunnel support.


  • 주제어

    Design of experiments(DOE) .   Desirability function .   Fish plate .   I-beam .   Stability .   Tunnel support.  

  • 참고문헌 (9)

    1. XX Coal Mine Co., "Maintenance of Tunnel Support", 2001. 
    2. C. S. Yoo, et al., "An Exerimental Study on Load Bearing Capacity of Lattice Girder as a Steel Support in Tunnelling", Korean Geo- technical Society, Vol. 13, No. 8, pp. 163-175, 1997. 
    3. Dassault system Inc., "CATIA Generative Structure Analysis", CATIA V5R14. 
    4. Terzaghi K., "Rock Defects and Loads on Tunnel Supports in Rock Tunneling with Steel Support", R. V. proctor and T. white Eds, Commercial Shearing and Stamping Co., Youngstown, pp. 15-99, 1946. 
    5. J. W. Kim, et al., "Numerical Analysis of Tunnel Stability for Excavation near Coal Mine", Proceedings of the KSRM 2002 Spring Annual Meeting, pp. 27-36, 2002. 
    6. Y. I. Kim, et al., "A Case Study on Construction of Long Tunnel in the Youngdong Railroad (Mt. Dongbaek - Dokye)", Proceedings of the KSRM 2002 Fall Annual Meeting, pp. 16-30, 2002. 
    7. T. N. Lee, et al., "The Case Study on Application of SWELLEX & SWELLEX Cable Bolt to Support Drifts in Soft Rock of the Coal Mine", Korea Society for Rock Mechanics, Vol.3, pp. 1-10, 1993. 
    8. Minitab Inc., "MINITAB Response Optimizer", Minitab R13. 
    9. Eretec Inc., "MINITAB Practical Affairs", Eretec, pp. 16-27, 2000. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Ha, Seok-Jae ; Cho, Yong-Kyu ; Cho, Myeong-Woo ; Lee, Kwang-Cheol ; Choi, Won-Ho 2012. "Process Capability Optimization of a LED Die Bonding Using Response Surface Analysis" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 13(10): 4378~4384     
    2. Lee, Sung Riong ; Cho, Seok-Swoo 2013. "A Estimation of Thermal Fatigue Performance in Three-way Catalyst" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 14(1): 13~19     
    3. Cho, Seok Swoo 2013. "A Experimental Estimation of Thermal Fatigue at Polyethylene Boat" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 14(6): 2559~2565     

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    6. 2007 "터널지보의 굽힘거동에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 31 (8): 896~902    
    7. 2008 "Failure analysis of turbine blade in atomic power plant" Journal of mechanical science and technology 22 (5): 864~870    
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