Recently, construction in urban areas has caused civil complaints due to noise and vibration, and thus construction should be stopped. Meanwhile, abrasive waterjet has the advantage of reducing civil complaints caused by urban construction through a low noise and low vibration method. Abrasive waterjet is a technology that removes materials through mixing with abrasives using high-pressure water. It has been used in the fields of cleaning and milling and recently has been applied to civil engineering. The drilling performance of the abrasive waterjet is determined by various parameters, and optimum parameter conditions are required for field applicability and economy. In this thesis, it was confirmed that less abrasive input and effective drilling at the standoff distance were possible by experimentally performing the optimal parameter conditions for efficient rock drilling using an abrasive waterjet. In order to understand variables that are difficult to measure directly through experiments, the velocity and mixing efficiency of water and abrasives were identified in various parameters through numerical analysis. Based on this, efficient rock drilling in the field using an abrasive waterjet was explained through an example. The results of this study will contribute to the application of drilling technology using abrasive waterjet to the civil engineering field through the selection of the optimal parameter conditions for rock drilling.
최근 도심지에서의 시공은 소음과 진동으로 인해 민원문제가 발생하고 공사가 중단되는 경우도 있다. 연마재 워터젯은 저소음, 저진동 공법으로 도심지 시공으로 발생하는 민원문제를 줄일 수 있는 장점이 있다. 연마재 워터젯은 고압수를 이용하여 연마재와의 혼합을 통해 재료를 제거하는 기술로 클리닝, 밀링 분야에서 사용되어왔고 최근에는 토목공학 분야에도 적용되고 있다. 연마재 워터젯은 다양한 변수에 의해 천공 성능이 결정되며 현장적용성과 경제성을 위한 최적의 변수 조건이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 연마재 워터젯을 이용하여 효율적인 암반 천공을 위한 최적의 변수 조건을 실험적으로 수행하여 보다 적은 연마재 투입과 먼 이격거리에서 효과적인 천공이 가능함을 확인하였다. 실험을 통한 직접 측정이 어려운 변수를 파악하기 위하여 수치해석을 통해 다양한 변수에서 물과 연마재의 속도 및 혼합효율을 파악하였다. 이를 바탕으로 연마재 워터젯을 이용하여 현장에서의 효율적인 암반 천공을 예시를 통해 설명하였다. 본 연구의 결과는 암반 천공을 위한 최적의 변수 조건 선정을 통해 연마재 워터젯을 이용한 천공기술의 토목공학 분야 적용에 기여할 것이다.
