KR20180126124A - Composition for soil excavation and flocculation and excavation method using same - Google Patents

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KR20180126124A KR1020170060550A KR20170060550A KR20180126124A KR 20180126124 A KR20180126124 A KR 20180126124A KR 1020170060550 A KR1020170060550 A KR 1020170060550A KR 20170060550 A KR20170060550 A KR 20170060550A KR 20180126124 A KR20180126124 A KR 20180126124A
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Abstract

Disclosed are a composition for soil excavation and flocculation containing a natural polymeric flocculant, and an excavation method with increased eco-friendliness by applying the same to an excavation system. The composition for soil excavation and flocculation comprises the natural polymeric flocculant selected from the group consisting of cellulose, carboxymethylcellulose, modified starch, sodium alginate, and a mixture thereof. The excavation method using the composition for soil excavation and flocculation in a water jet excavation system comprises the following steps: spraying the composition for soil excavation and flocculation to form a series of continuous spaces along an outer circumferential surface of a tunnel; and spraying the composition for soil excavation and flocculation in the space to form a charge hole, and charging an explosive to the charge hole and blasting the same.

Description

토양 굴착 및 응집용 조성물과 이를 이용한 굴착 방법{Composition for soil excavation and flocculation and excavation method using same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soil excavation and flocculation method,

본 발명은 토양 굴착 및 응집용 조성물 및 이를 이용한 굴착 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 천연고분자 응집제를 포함하는 토양 굴착 및 응집용 조성물과 이를 굴착 시스템에 이용하여 친환경성을 향상시킨 굴착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for soil excavation and flocculation and an excavation method using the same, and more particularly to a composition for soil excavation and flocculation comprising a natural polymer flocculant and an excavation method using the same for an excavation system .

건설 및 토목공사, 특히 지하 터널 굴착에는 폭약을 이용한 발파공정이 빈번하게 이루어진다. 발파공정은 암반이나 기타 장애물을 폭약의 폭발력을 통해 효율적으로 제거할 수 있다는 장점은 있지만, 발파 시 필연적으로 발생하는 진동과 소음이 지표면으로 전파되어 건물이나 각종 구조물에 좋지 않은 영향을 미치는 문제가 있다. 또한, 발파되면서 흙이나 암반의 미세한 입자들이 공중으로 분산되어 작업 현장 및 주변 환경에 좋지 않은 영향을 미치는 문제가 있다.Blasting operations using explosives are frequently performed in construction and civil engineering works, especially underground tunnel excavation. The blasting process has the advantage of effectively removing rocks and other obstacles through the explosive power of the explosives, but there is a problem that vibration and noise, which are inevitably generated when blasting, propagate to the ground surface and adversely affect buildings and various structures . In addition, when blasting, fine particles of soil or rock are dispersed in the air, which adversely affects the worksite and the surrounding environment.

발파 진동을 억제하기 위한 여러 선행기술이 있는데, 최근 워터젯 기술을 이용하여 터널의 외주면을 따라 일련의 연속된 공간, 이른바 자유면을 형성함으로써 발파시의 진동이 지표면으로 전파되지 않도록 하는, 워터젯(water jet)을 이용한 굴착 시스템이 효과적이다.There are various prior art techniques for suppressing blasting vibration. Recently, water jet technology has been used to form a series of continuous spaces along the outer circumference of the tunnel, so-called free surface, jet) is effective.

워터젯 굴착 시스템은 발파 대상영역을 향해 전후 이동 가능한 이동유닛과, 이동유닛에 탑재된 다관절 로봇팔, 고압수를 공급하는 공급부, 굴착 대상 영역을 향해 고압수를 분사하는 워터젯 노즐 및 이들을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 워터젯 노즐에는 파쇄 깊이와 너비를 측정하는 센서가 있어 측정정보를 바탕으로 로봇팔과 공급부 등을 제어하면서 고압수를 분사하여, 터널 굴착 방향으로 발파 대상 영역의 외곽에 소정 깊이의 공간인, 자유면을 형성하는 원리이다. The water jet excavation system includes a moving unit capable of moving back and forth toward the area to be blasted, a multi-joint robot arm mounted on the moving unit, a supply unit for supplying high pressure water, a water jet nozzle for spraying high pressure water toward the area to be excavated, . The water jet nozzle has a sensor for measuring the depth and width of the crushing, and the high pressure water is sprayed while controlling the robot arm and the feeder based on the measurement information, and the free surface .

자유면 부분에서는 매질이 상이하여 진동과 소음 및 파괴력이 굴착대상 암반쪽으로 반사되면서, 굴착과정에서 발생하는 발파에 의한 충격, 진동 및 소음의 전달을 효과적으로 억제하는 장점이 있으나, 파쇄된 다량의 토양 입자가 흩어지면서 비산 먼지가 발생하고, 공사완료 후 분산된 토양 제거가 어려운 문제가 있다. 또한, 분쇄 성능을 향상시키기 위해 고압수로 물과 함께 연마재를 혼합하여 분사할 수 있는데, 암반의 파쇄 및 절삭에 효과적이나, 그 과정에서 더 미세한 토양의 분산이 일어날 수 있는 문제가 있다.In the free surface area, vibration, noise, and destructive force are reflected toward the excavation target rock because of different media, and it is effective in effectively suppressing the transmission of impact, vibration and noise due to blasting caused by excavation process. However, And scattered dust is generated, and there is a problem that it is difficult to remove the dispersed soil after completion of the construction. Further, in order to improve the crushing performance, it is possible to mix and spray the abrasive with water with high-pressure water, which is effective for crushing and cutting the rock, but there is a problem that finer soil dispersion can occur in the process.

본 발명의 목적은, 굴착 과정에서 발생하는 토양 입자의 분산을 방지할 수 있는 토양 굴착 및 응집용 조성물과 이를 이용한 굴착방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a soil excavating and flocculating composition capable of preventing the dispersion of soil particles generated in a digging process, and an excavating method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 셀룰로스, 카르복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연고분자 응집제를 포함하는, 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a soil excavating and flocculating composition comprising a natural polymer flocculant selected from the group consisting of cellulose, carboxymethylcellulose, modified starch, sodium alginate, and mixtures thereof.

또한, 본 발명은, 워터젯 굴착시스템에서, 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여, 터널의 외주면을 따라 일련의 연속된 공간을 형성하는 단계; 상기 공간에서 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 장약공을 형성하고, 상기 장약공에 폭약을 장약하여 발파하는 단계를 포함하는 굴착방법을 제공한다.The present invention also relates to a water jet drilling system, comprising: spraying the soil excavating and flocculating composition to form a series of continuous spaces along the outer circumferential surface of the tunnel; And injecting the composition for excavating and agglomerating the soil in the space to form a charge hole, and charging the explosive charge to the charge hole and blasting it.

본 발명에 따른 토양 굴착 및 응집용 조성물 및 이를 이용한 굴착 방법은, 굴착시스템을 이용한 굴착 과정에서 토양을 응집시킴으로써, 효율적으로 토양 분산을 방지할 수 있다.The composition for soil excavation and flocculation according to the present invention and the excavation method using the same can effectively prevent soil dispersion by agglomerating the soil during excavation using an excavation system.

또한, 본 발명은 천연고분자 응집제를 포함하여 친환경적이고, 차후 토양의 수거 및 재활용이 용이한 장점이 있으며, 굴착시스템을 이용한 다양한 건설 및 토목 공사 현장 등에서 활용할 수 있다.Further, the present invention is environmentally friendly including natural polymer flocculant, has advantages of easy collection and recycling of the soil later, and can be utilized in various construction and civil engineering work sites using an excavation system.

도 1은 본 발명에 사용되는 워터젯 굴착시스템 장비를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 사용되는 다관절 로봇팔의 자유도를 예시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른, 터널의 외주면을 따라 일련의 연속된 공간인, 자유면이 형성된 굴착대상면의 장약공을 도시한 단면도.
1 is a sectional view for explaining a water jet excavation system equipment used in the present invention;
2 is a cross-sectional view illustrating degrees of freedom of the articulated robot arm used in the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a charge hole of a surface to be excavated, in which a free surface is formed, which is a series of continuous spaces along the outer circumferential surface of the tunnel according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연고분자 응집제를 포함하는 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제공한다.The present invention provides a soil excavating and flocculating composition comprising a natural polymer flocculant selected from the group consisting of cellulose, carboxymethylcellulose, modified starch, sodium alginate, and mixtures thereof.

고분자 응집제는 천연적인 것과 인공적으로 합성하여 만들어진 것이 있다. 천연고분자 응집제로는 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 등이 있으며, 합성고분자 응집제는 간단한 단량체를 중합하여 분자량이 큰 물질로 만든 것으로, 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide ;PAA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol ;PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone ;PVP), 폴리아크릴산나트륨(sodium polyacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide ;PEO), 폴리글리콜라이드(polyglycolide ;PGA), 폴리락티드(polylactide ;PLA), 폴리디옥사논(Polydioxanone ;PDO, PDS), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone ;PCL) 등이 있다. Polymer flocculants are made from natural and artificially synthesized. Examples of the natural polymer flocculant include cellulose, carboxymethyl cellulose, modified starch and sodium alginate. The synthetic polymer flocculant is made of a material having a high molecular weight by polymerizing a simple monomer. The polymer flocculant includes polyacrylamide (PAA), polyvinyl alcohol polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), sodium polyacrylate, polyethylene oxide (PEO), polyglycolide (PGA), polylactide PLA), polydioxanone (PDO, PDS), and polycaprolactone (PCL).

분자량은 대개 수만에서 수백만이며 일반적으로 분자량이 큰 화합물일수록 응집효과가 크다. 이들은 표면에 전기적인 특성을 띠거나, 화학적 또는 열 처리를 통해 높은 점성을 나타내는 성질이 있어서 토양 입자와 단단한 결합을 형성할 수 있다. 특히, 천연고분자 응집제는 화학적 합성고분자 응집제와 달리 환경 친화적이면서, 구조적 특성에서 비롯되는 겔(gel) 형성, 유화 안정능, 표면장력 조절능, 물 흡수능, 접착능, 윤활능 및 바이오필름 형성능 등의 기능적 특성으로 인해 각종 산업분야에서 주요 소재로 사용되고 있다.The molecular weight is usually in the range of tens of thousands to millions, and in general, the larger the molecular weight, the greater the coagulation effect. They may have electrical properties on the surface, or may exhibit a high viscosity through chemical or thermal treatment to form a tight bond with the soil particles. In particular, the natural polymer flocculant is environmentally friendly, unlike the chemical synthetic polymer flocculant, and has excellent properties such as gel formation, emulsion stabilization ability, surface tension control ability, water absorbing ability, adhesive ability, lubricating ability, Due to its functional properties, it is used as a major material in various industrial fields.

상기 토양 굴착 및 응집용 조성물의 천연고분자 응집제는 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.The natural polymer flocculants of the soil excavating and flocculating composition may be selected from the group consisting of cellulose, carboxymethyl cellulose, modified starch, sodium alginate, and mixtures thereof.

상기 셀룰로스(cellulose)는 고등식물 세포벽의 주성분으로 목질부의 대부분을 차지하는 다당류로 섬유소라고도 한다. 구조는 D-글루코오스가 β-1,4 결합으로 다수 중합되어 있으며 사슬형태로 연결되어 있다. 냄새가 없는 흰색 고체이며 물에 녹지 않는다. 셀룰로스는 다당류 중에서 분자량이 가장 큰 물질로 분자량은 천연상태에서 10,000 내지 100,000에 이른다. 셀룰로스 분자는 다수가 모여서 섬유를 이루는데 그 최소단위는 미셀(micelle)이라 하여 지름 0.05nm, 길이 0.6nm 이상이다. X선 해석 결과, 미셀은 결정구조를 이루고 있음이 밝혀졌다. 미셀과 미셀의 연결 부분은 비결정영역으로 되어 있다. 이 결정영역과 비결정영역이 섬유의 강도, 탄력성, 염색성, 흡습성을 결정하게 된다. 셀룰로스에서 수분을 제거하면 비결정영역이 결정성을 띄게 되어 탄성과 강도가 증가되며, 이를 물이나 알칼리에 담그면 액체가 비결정영역에 스며들어 팽윤하는 성질이 있다.The cellulose is a polysaccharide which is a major component of higher plant cell walls and occupies most of the woody part, and is also referred to as cellulose. The structure of D-glucose is polymerized by β-1,4 bonds and linked in a chain. Odorless white solid, not soluble in water. Cellulose has the highest molecular weight among polysaccharides, and its molecular weight reaches 10,000 to 100,000 in its natural state. Cellulosic molecules are gathered together to form fibers. The minimum unit is called micelle and has a diameter of 0.05 nm and a length of 0.6 nm or more. As a result of the X-ray analysis, it was found that the micelle had a crystal structure. The connection between micelles and micelles is an amorphous region. The crystalline and amorphous regions determine the strength, elasticity, dyeability and hygroscopicity of the fibers. When water is removed from cellulose, the amorphous region becomes crystalline and its elasticity and strength are increased. When it is immersed in water or alkali, the liquid swells in an amorphous region.

상기 카복시메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulose ;CMC)는 셀룰로스의 하이드록시기를 카복시메틸화시킨 것으로 냉수로도 수 시간에 완전히 녹고 점도가 높은 수용액을 얻을 수 있어 천연고분자 응집제로서 사용 가능하다.The above carboxymethyl cellulose (CMC) is a carboxymethylated hydroxy group of cellulose, and can be used as a natural polymer flocculant because it can be completely dissolved in cold water and can be obtained in a high viscosity in a few hours.

상기 변성전분(modified starch)은 전분의 용해성을 높이거나 호화온도를 낮추는 등 용도에 맞는 안정적인 물성을 부여한 전분을 총칭한다. 변성전분에는 여러가지 종류가 사용될 수 있으며 예를 들면, 카복시메틸전분, 알파전분 등이 사용될 수 있다. 전분에 뜨거운 물을 붓거나, 물을 붓고 가열하면 전분 입자가 팽창하여 점성이 증가하는데, 알파전분(pregelatinized starch)은 가열공정 없이 물에 용해되어 점도 기능을 발현할 수 있도록 변성하여 만든 것으로, 현장에서 사용하기에 적합할 수 있다. 카복시메틸전분(carboxymethyl starch)은 전분을 구성하고 있는 포도당의 하이드록시기에 카복시메틸기가 에테르 결합한 것으로 전분 글리콜산이라고도 한다. 냉수에도 쉽게 녹아 끈끈한 콜로이드 용액이 되는 등 카복시메틸 셀룰로스와 유사한 성질을 가지며 증점제, 호료 등으로 사용되고 있다. 우리나라에서는 나트륨염이 식품첨가물로 허용되어 있다.The modified starch is collectively referred to as a starch which imparts stable physical properties to the application such as increasing the solubility of the starch or lowering the gelatinization temperature. Various kinds of modified starches may be used, for example, carboxymethyl starch, alpha starch, and the like. Pouring hot water into starch, pouring water and heating, the starch particles expand and increase the viscosity. Pregelatinized starch is made by denaturation in order to dissolve in water without heating process, Lt; / RTI > Carboxymethyl starch is also known as starch glycolic acid in which a carboxymethyl group is ether-bonded to a hydroxyl group of glucose, which constitutes starch. It is easy to dissolve in cold water and becomes a sticky colloid solution. It has properties similar to carboxymethyl cellulose and is used as a thickener, a foaming agent and the like. In Korea, sodium salts are accepted as food additives.

또한, 상기 알긴산 나트륨(sodium alginate)은 알긴산 소다라고도 하며, 음이온성의 유기고분자 전해질로 토양 입자와 단단한 결합을 형성한다. 수처리에서는 황산알루미늄의 응집보조제로서 사용되며 이것을 첨가하여 응집 및 플록 형성을 촉진하여 침강성을 높이는 것으로 알려져 있다.The sodium alginate is also referred to as alginate and is an anionic organic polymer electrolyte which forms a hard bond with soil particles. In water treatment, it is used as coagulant for aluminum sulfate and it is known to add flocculant and flocculation by adding it.

상기 천연고분자 응집제의 함량은 0.001 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%이다. 천연고분자 응집제의 함량이 너무 적으면 토양입자가 잘 응집되지 않을 수 있고, 너무 많으면, 초과량에 비례하여 응집효과가 달성되는 것은 아니므로, 상기 제시된 범위 내에서 혼합하는 것이 경제적인 측면이나 효율적인 측면에서 바람직하다.The content of the natural polymer flocculant is 0.001 to 20% by weight, preferably 0.01 to 15% by weight, more preferably 0.1 to 10% by weight. If the content of the natural polymer flocculant is too small, the soil particles may not aggregate well. If the content of the natural polymer flocculant is too small, the flocculant effect is not achieved in proportion to the excess amount. Therefore, .

상기 천연고분자 응집제의 응집력은 수용액의 특성(pH, 이온물질의 함유량 등) 및 온도, 압력 등의 조건에 따라 좌우될 수 있다. PH가 낮을수록 점성이 높은 특성을 가지고 있는데, 예를 들면, 토양 굴착 및 응집용 조성물을 PH 9 이상의 염기성 수용액 상태로 제조하여 토양에 살수 후, PH 5 이하의 산성수용액을 추가 살수하여 응집 또는 겔화를 촉진시킬 수 있다.The cohesive force of the natural polymer flocculant may be dependent on the characteristics of the aqueous solution (pH, content of the ionic material, etc.), and conditions such as temperature and pressure. For example, a composition for soil excavation and agglomeration is prepared in the form of a basic aqueous solution having a pH of 9 or more, and then the soil is sprayed with water. Then, an acidic aqueous solution having a pH of 5 or less is additionally sprinkled, . ≪ / RTI >

필요에 따라 상기 천연고분자 응집제에 추가적으로 합성고분자 응집제를 혼합하여 사용할 수 있다. 합성고분자 응집제로는 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide ;PAA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol ;PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone ;PVP), 폴리아크릴산나트륨(sodium polyacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide ;PEO), 폴리글리콜라이드(polyglycolide ;PGA), 폴리락티드(polylactide ;PLA), 폴리디옥사논(Polydioxanone ;PDO, PDS), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone ;PCL) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택할 수 있다.If necessary, a synthetic polymer flocculant may be mixed with the natural polymer flocculant. Examples of the synthetic polymer flocculant include polyacrylamide (PAA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), sodium polyacrylate, polyethylene oxide (PEO), polyglycolide (PGA), polylactide (PLA), polydioxanone (PDO), polycaprolactone (PCL) .

상기 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide ;PAA)는 아크릴아미드의 중합체(synthetic organic polymers)인 토양개량제로서 토양표면의 입단 형성을 안정화시키는 데 효과적이며, 관개시 투수율 증대 및 토양 침식 경감의 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, 헬리콥터 이착륙 부지 등에서 먼지 발생을 감소시키는 효과를 보이는 것이 확인되었다. 폴리아크릴아미드의 분자량은 수만 내지 수백만에 이르며, 비이온성, 음이온성 또는 양이온성을 갖고 있다. 일반적으로 분자량이 클수록 좋고, 음이온을 띤 형태가 토양 침투에 더 효과적이다.The above polyacrylamide (PAA) is a soil improving agent which is a synthetic organic polymers, and is effective in stabilizing the formation of the entrance surface of the soil surface, and is known to have an effect of increasing water permeability and irritation of soil erosion during irrigation . In addition, it was confirmed that the effect of reducing the generation of dust was confirmed at the helicopter takeoff and landing sites. The molecular weight of the polyacrylamide ranges from tens of thousands to millions and has nonionic, anionic or cationic properties. Generally, the larger the molecular weight, the better the anionic type is more effective for soil penetration.

폴리아크릴아미드 자체로는 독성이 없다고 알려져 있지만, 고분자를 제조할 때 반응을 하지 않고 남아있는 아크릴아미드가 문제를 일으킨다. 또한, 고분자가 분해되면 아크릴아미드를 배출할 수도 있다. 정수장에서 고체 부유물을 걸러내거나 뭉치게 하는데 폴리아크릴아미드를 이용하기 때문에, 세계보건기구에서 정한 아크릴아미드 함량 기준은 음용수 내 0.5ppb(1ppb=1/1000ppm) 수준이다. Although polyacrylamide itself is known to be non-toxic, the remaining acrylamide does not react when the polymer is prepared, causing problems. Further, when the polymer is decomposed, acrylamide may be discharged. Because polyacrylamide is used to filter or aggregate solid suspended solids in water treatment plants, the World Health Organization's acrylamide content standard is 0.5 ppb (1 ppb = 1/1000 ppm) in drinking water.

상기 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol ;PVA)은 폴리초산비닐을 가수분해하여 얻어지며 수산기를 포함하기 때문에 물에 녹기 쉽다. 또한, 열가소성이며 내유성이 있어 절연 필름이나 접착제, 호료 및 아연도금의 첨가제로서 사용된다.The polyvinyl alcohol (PVA) is obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate and is soluble in water because it contains a hydroxyl group. Also, it is thermoplastic and oil-resistant, and is used as an insulating film, an adhesive, a filler, and an additive for zinc plating.

상기 폴리비닐피롤리돈(polyglycolide)는 N-비닐-2-피롤리돈의 직쇄중합체로서 수용성 접착제, 화장품 제조의 첨가제, 염색 조제 및 인단트렌, 황화, 직접 염료 등의 탈색제와 맥주 등 음료의 첨가제로 사용된다. 또한 해독작용이 있어 의약품에도 이용되고 있다.The polyvinylpyrrolidone is a linear polymer of N-vinyl-2-pyrrolidone, which is a water-soluble adhesive, an additive for cosmetics, a dyeing aid, a decolorizing agent such as indanthrene, . It is also used in medicines because it has a detoxifying action.

상기 폴리아크릴산나트륨(sodium polyacrylate)는 아크릴산나트륨의 중합체로서 친수성 및 흡습성이 크다. 물에는 서서히 녹아서 점조성이 큰 투명한 겔 용액이 되며 모든 유기용매에는 녹지 않는 성질이 있다. 0.5% 용액의 경우 점도는 약 1000cps로서 분자 내 다수의 음이온에 의한 이온현상에 의하여 분자가 늘어가기 때문에 고점도 용액이 된다. 식품첨가물로서 증점제, 안정제, 응고제 및 습윤제 등으로 널리 사용되고 있다.The sodium polyacrylate is a polymer of sodium acrylate and has high hydrophilicity and hygroscopicity. It is a transparent gel solution which gradually dissolves in water and has a high viscosity and does not dissolve in all organic solvents. In the case of a 0.5% solution, the viscosity is about 1000 cps. As a result of the ion phenomenon caused by many anions in the molecule, the molecules become elongated and become a high viscosity solution. As food additives, they are widely used as thickeners, stabilizers, coagulants and wetting agents.

또한, 상기 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide ;PEO)는 에틸렌 옥사이드 단분자를 개환중합 하여 만든 선형 고분자로서 사슬내에 소수성과 친수성 기를 동시에 가지고 있어 물과 방향족 탄화수소를 포함하는 대부분의 유기 용제에 녹기 쉽다. 높은 겔화 능력 및 낮은 독성을 가지며, 오랜 기간에 걸쳐 부패하지 않으므로 의약품, 화장품, 식품 제지, 섬유공업 등에서 기능첨가제의 역할로 광범위하게 이용되고 있다.The polyethylene oxide (PEO) is a linear polymer formed by ring-opening polymerization of ethylene oxide monomolecules, and has hydrophobic and hydrophilic groups at the same time in the chain, and is easily dissolved in most organic solvents including water and aromatic hydrocarbons. It has high gelation ability and low toxicity and does not decay over a long period of time. Therefore, it is widely used as a functional additive in pharmaceuticals, cosmetics, foodstuffs and textile industry.

그 밖에도 생분해성 합성고분자인 폴리글리콜라이드(polyglycolide ;PGA), 폴리락티드(polylactide ;PLA), 폴리디옥사논(Polydioxanone ;PDO, PDS), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone ;PCL) 등을 합성고분자 응집제로 사용할 수 있다.Other biodegradable synthetic polymers such as polyglycolide (PGA), polylactide (PLA), polydioxanone (PDO, PDS), polycaprolactone (PCL) .

합성 고분자 응집제를 사용할 때는 상기 천연고분자 응집제 함량과 상기 합성고분자 응집제 함량의 합이 20 중량% 이하가 되도록 한다. 상기 합성고분자 응집제의 함량은 예를 들면, 0.001 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%이다. 합성고분자 응집제를 너무 적게 사용하면, 경제적 효과가 낮은 문제가 있고, 너무 많이 사용하면, 조성물의 친환경적 특성이 저하되는 문제가 있다.When the synthetic polymer flocculant is used, the sum of the natural polymer flocculant content and the synthetic polymer flocculant content should be 20 wt% or less. The content of the synthetic polymer flocculant is, for example, 0.001 to 10% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight. When the synthetic polymer flocculant is used in an excessively small amount, there is a problem that the economic effect is low, and if it is used in excess, there is a problem that the environmentally-friendly property of the composition is deteriorated.

한편, 파쇄 및 절삭의 효율을 높이기 위해서 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물에 연마재를 추가 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 연마재는 굴착 시 워터젯 노즐로부터 분사되는 물을 통해 굴착대상면을 분쇄할 때 분쇄 성능 향상을 위해 물과 함께 사용한다. 다양한 입도의 규사, 석류석, 알루미늄 옥사이드(Aluminum Oxide, Al2O3), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC), 점토, 벤토나이트(bentonite)로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있으며, 일반적으로 규사나 석류석을 사용한다. Meanwhile, in order to increase the efficiency of crushing and cutting, an abrasive may be further added to the soil excavating and flocculating composition. The abrasive is used together with water to improve the crushing performance when grinding the surface to be excavated through the water sprayed from the water jet nozzle during excavation. It may be selected from the group consisting of various sizes of silica, garnet, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), clay, bentonite, use.

상기 규사(quartz sand)는 이산화규소(SiO2) 성분이 포함된 흰색의 석영 알갱이 모래(Silica sand)이다. 일반적으로 규석(SiO2)를 분쇄한 것이나, 천연규사도 있다. 천연규사는 화강암이 풍화, 분해하여 석영 알갱이만 모여서 형성되며, 해안에 있는 해안규사와 지층 중에 산출되는 산규사가 있는데, 해안규사 쪽이 불순물이 적다. 유리, 시멘트 등의 규소산 원료로 널리 사용되며, 주물 모래와 연마재로도 사용된다. The quartz sand is a white quartz grain sand containing a silicon dioxide (SiO 2 ) component. Generally, silica (SiO 2 ) is pulverized and natural silica is also available. Natural silica sand is formed by granulation of granite weathered and decomposed to form aggregates of quartz grains, and there is sandy silica on the coast and mountainous silica which is produced in the strata. It is widely used as a raw material of silicon oxide such as glass and cement, and is also used as a sand casting and an abrasive.

상기 석류석(garnet, Fe2O3Al2(SiO4)3)은 등축정계에 속하는 규산염광물로서, 경도가 강하며(모스경도: 7.5~8.5), 연마재로서 경제적인 재료이기 때문에 널리 사용된다. 연마재의 입자크기에 따라 워터젯의 제거 효율성이 달라지는데, 연마재는 경도가 강해야 하고 입자는 노즐을 통과할 만큼 작아야 한다. 워터젯 굴착시스템에 따른 연마재(석류석)의 크기(mesh)는 다음과 같다. 1) 120 mesh: 부드러운 표면이 요구될 때 사용, 2) 80 mesh: 대부분의 범용 작업에 사용, 3) 50 mesh: 절삭품질을 고려하지 않고 80 mesh보다 빠른 절삭이 필요시 사용, 4) 20-40 mesh: 정밀도가 낮고 두꺼운 소재의 빠른 절삭에 사용된다. 현장 암반굴착 적용 시에는 정밀한 절삭보다는 두껍고 단단한 암석을 빨리 굴착하는 것이 중요하므로, 예를 들면, 30 내지 50 mesh의 입경을 가지는 석류석을 선택할 수 있다.The garnet (Fe 2 O 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ) is a silicate mineral belonging to the equiaxed crystal system and is widely used because it is a hard material (Mohs hardness: 7.5 to 8.5) and an economical material for abrasives. Depending on the particle size of the abrasive, the removal efficiency of the water jet varies, the abrasive must be hard and the particles must be small enough to pass through the nozzle. The size of the abrasive (garnet) according to the water jet excavation system is as follows. 1) 120 mesh: Used when a smooth surface is required, 2) 80 mesh: used for most general work, 3) 50 mesh: used when cutting faster than 80 mesh without considering cutting quality, 4) 40 mesh: Used for fast cutting of thick material with low precision. In application of field rock excavation, it is important to excavate thick and hard rock faster than precise cutting. For example, garnet having a particle size of 30 to 50 mesh can be selected.

상기 알루미늄 옥사이드(Aluminum Oxide, Al2O3)는 브라운 알루미늄 옥사이드(Brown Aluminum Oxide)가 가장 많이 사용되는데, 보크사이트를 전기로에 넣고 고온에서 용융하여 불순물을 제거한 후 가압하여 만든다. 갈색을 띠며 강도가 좋고 내열성, 내화학성, 인내성을 가지고 있어 각종 샌딩 작업, 내화재, 정밀주조 등의 작업에 사용된다. Brown Aluminum Oxide is most commonly used for Aluminum Oxide (Al 2 O 3 ), which is formed by charging bauxite into an electric furnace and melting it at a high temperature to remove impurities. It is brownish, has good strength, has heat resistance, chemical resistance and endurance, and is used for various sanding work, refractory material, precision casting.

또한, 상기 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC)는 비산화물 세라믹으로 대표적인 숫돌 따위의 연마재료이다. 전기로에 실리카와 코크스를 넣고 고온의 열을 강하게 가하여 제조하며, 높은 경도와 분해온도를 나타내고 전기 및 열의 전도성의 뛰어나 연삭재나 내화재로 사용된다. 블랙 실리콘 카바이드는 검정색의 날카로운 형상을 가지고 있으며, 그린 실리콘 카바이드는 녹색의 날카로운 형상으로 블랙 실리콘 카바이드보다 고순도이고 다이아몬드 다음가는 높은 경도를 가지며 내열성과 내마모성이 뛰어나다.The silicon carbide (SiC) is a non-oxide ceramic abrasive material. It is manufactured by adding silica and coke to electric furnace and adding high temperature heat strongly. It shows high hardness and decomposition temperature and is excellent in electrical and thermal conductivity and is used as an abrasive or refractory. Black silicon carbide has a sharp black shape, green silicon carbide has a green sharp shape, has higher purity than black silicon carbide, has a high hardness next to diamond, and is excellent in heat resistance and abrasion resistance.

그 밖에도 점토나, 운모와 같은 결정구조를 갖는 광물인 몬모릴로나이트가 주로 들어있는 점토인 벤토나이트(bentonite)를 연마재로서 사용할 수 있다. In addition, bentonite, which is a clay mainly containing montmorillonite, which is a mineral having a crystal structure such as clay or mica, can be used as an abrasive.

상기 연마재를 사용할 경우, 함량은 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 35 중량%이다. 연마재의 함량이 너무 적으면, 암반의 절삭 및 파쇄 효과가 낮을 수 있고, 너무 많으면, 노즐의 분사가 어려운 문제가 있다.When the abrasive is used, the content is 20 to 40% by weight, preferably 25 to 35% by weight. If the content of the abrasive is too small, the effect of the cutting and crushing of the rock can be low, and if it is too much, the nozzle is difficult to spray.

상기 토양 굴착 및 응집용 조성물의 나머지 성분인 물은 고압 분사를 위해 사용된다. 상기 연마재를 추가로 혼합하여 사용했을 때, 전체 조성물에서 물의 함량은 50 내지 70 중량%이다. 물의 양이 너무 적으면 압력을 이용한 조성물의 고압 분사가 어려운 문제가 있으며, 너무 많으면 응집효과가 낮아질 수 있다. Water, the remainder of the composition for soil excavation and flocculation, is used for high pressure injection. When the abrasive is further mixed and used, the content of water in the whole composition is 50 to 70% by weight. If the amount of water is too small, there is a problem that high pressure injection of the composition using pressure is difficult, and if it is too much, the coagulation effect may be lowered.

다음으로, 도1,2 및 3을 참조하여, 워터젯 굴착시스템에서, 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 이용한 굴착방법을 설명한다.Next, with reference to Figs. 1, 2 and 3, the excavation method using the soil excavating and flocculating composition in a water jet excavation system will be described.

워터젯 굴착시스템은 구체적으로 터널굴착과정에서 발생하는 발파에 의한 충격 흑은 진동의 전파를 억제하기 위한 기술에 관한 것이다. 도 1에 도시된 워터젯 굴착시스템 장비는 발파대상영역 상에서 이동하는 이동유닛(100), 상기 이동유닛(100)에 탑재된 다관절 로봇팔(200), 상기 로봇팔(200)의 선단에 장착된 워터젯 노즐(300) 및 고압수를 상기 워터젯 노즐에 공급하는 공급부(400) 및 이들을 제어하는 제어장치로 구성되어 있다. The water jet excavation system specifically relates to a technique for suppressing the propagation of impact vibration and vibration caused by blasting occurring in a tunnel excavation process. The water jet excavation system equipment shown in FIG. 1 includes a moving unit 100 moving on a blasting target area, a articulated robot arm 200 mounted on the moving unit 100, A water jet nozzle 300 and a supply unit 400 for supplying high-pressure water to the water jet nozzle and a control device for controlling them.

구체적으로 이동유닛(100)은 워터젯 장비(600)의 전,후,좌,우 자유이동을 가능케 하는 구성요소이다. 이러한 이동유닛(100)은 발파 대상영역인 굴착대상면(10) 전면에 배치되어 터널굴착방향을 따라 이동 가능하며 이동 대상체는 워터젯 노즐(300)을 구비한 다관절 로봇팔(200)이다. 상기 다관절 로봇팔(200)은 이동유닛 (100)에 탑재된 다관절 구조 형태를 가지는데, 이동유닛(100)의 상부에 탑재되어 그 선단에 장착된 워터젯 노즐(300)의 공간상 이동을 위한 지지대 기능을 한다. 상기 다관절 로봇팔(200)의 관절은 워터젯 노즐(300)의 반발력 흑은 반작용을 견딜 수 있도록 일반적으로 유압방식으로 구성되며 수직 및 수평 공정을 포괄한다.Specifically, the mobile unit 100 is a component that enables front, rear, left, and right free movement of the waterjet apparatus 600. The mobile unit 100 is a multi-joint robot arm 200 disposed on the entire surface of the excavation target surface 10, which is a region to be blasted, and movable along the tunnel excavation direction, and the moving object is a waterjet nozzle 300. The articulated robot arm 200 has a multi-joint structure mounted on the mobile unit 100. The articulated robot arm 200 is mounted on the upper portion of the mobile unit 100 and moves in the space of the waterjet nozzle 300 mounted at the tip thereof . The joints of the articulated robot arm 200 are generally constructed in a hydraulic manner so as to withstand the reaction force of the water jet nozzle 300 against the reaction force of the water jet nozzle 300 and include vertical and horizontal processes.

먼저, 상기 워터젯 굴착시스템에서, 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 터널의 외주면을 따라 일련의 연속된 공간인, 자유면을 형성하는 방법을 설명한다.First, in the water jet excavation system, a method for forming a free surface, which is a series of continuous spaces, along the outer circumferential surface of a tunnel by spraying a soil excavating and flocculating composition will be described.

미 도시된 조성물 공급장치에 토양 굴착 및 응집용 조성물을 넣고 공급부(400)에 연결한다. 이동유닛(100)을 이용해 워터젯 장비(600)가 굴착위치로 전진하고, 자신의 위치 및 자유면을 형성하기 위한 부분을 스캐닝하여 현재 상태를 파악한다. 장비(600)가 자유면(20)을 형성할 위치를 자동으로 인식하는 방법은 상기 화상인식 외에 위치측정 단말기 또는 레이저 등을 이용하여 위치정보를 수신 및 분석하는 방법이 있다.The composition for soil excavation and flocculation is put into the composition supply device not shown and connected to the supply part 400. Using the mobile unit 100, the water jet equipment 600 advances to the excavation position and scans the portion for forming its own position and free surface to grasp the current state. A method of automatically recognizing the position where the apparatus 600 forms the free surface 20 includes a method of receiving and analyzing position information using a position measuring terminal or a laser in addition to the image recognition.

도 2에 도시된 바와 같이, 작업자가 계획에 따라 도색한 라인(L)을 장비가 화상인식하여 자유면을 형성할 부분을 확인하면, 워터젯 노즐(300)로 공급된 조성물이 고압으로 가속되어 굴착대상면으로 분사된다. 구체적으로, 워터젯 장비(600)는 굴착대상면(10)에 도색된 소정의 색상 라인(L)을 인식하는 라인인식수단(210)을 더 포함할 수 있다. 제어장치는 라인인식수단(210)을 통해 형성된 라인(L)을 인식하고, 다관절 로봇팔(200)이 라인(L)을 따라 이동하도록 함으로써, 워터젯 노즐(300)이 라인(L) 형태로 자유면(20)으로 파쇄하게 된다. 또한, 워터젯 노즐(300)을 통해 분사되는 조성물의 압력과 투입량도 제어장치에 의해 조절이 가능하다.As shown in FIG. 2, when the operator identifies a portion of the line L to be painted according to the plan by the equipment to form a free surface, the composition supplied to the water jet nozzle 300 is accelerated to a high pressure, And is sprayed onto the target surface. Specifically, the water jet apparatus 600 may further include line recognition means 210 for recognizing a predetermined color line L painted on the surface 10 to be excavated. The control device recognizes the line L formed through the line recognition means 210 and causes the articulated robot arm 200 to move along the line L so that the waterjet nozzle 300 is in the form of a line L And is broken by the free surface 20. In addition, the pressure and the amount of the composition injected through the water jet nozzle 300 can be controlled by the control device.

바람직하게는, 노즐(300)을 회전시키면서 굴착대상면(10)에 도색된 소정의 색상 라인(L)을 따라 왕복운동을 시킴으로써, 효과적으로 자유면(20)을 형성시킨다. 스캔에 따라 돌출된 부분을 먼저 작업하여 일정하게 자유면의 깊이를 만든 상태에서 전체적으로 로봇팔(200)을 가동하여 자유면을 형성시키는 것이 바람직하다. 더 상세하게는, 상기 워터젯 노즐(300)에 포함된 센서가 실시간으로 파쇄 깊이 및 너비를 측정하고, 제어장치가 상기 측정된 정보를 이용하여 다관절 로봇팔(200) 및 공급부(400)를 제어한다. 상기 제어장치는 노즐(300)이 암반과의 최적거리인, 약 10cm 내외를 유지하도록 하며, 측정된 너비나 깊이가 기준 이하가 되는 경우,해당 부분에 노즐(300)을 재동작시킴으로써 원하는 너비와 깊이를 확보할 수 있도록 한다.Preferably, the free surface 20 is effectively formed by reciprocating along a predetermined colored line L painted on the surface 10 to be excavated while rotating the nozzle 300. [ It is preferable that the robot arm 200 is operated as a whole to form a free surface in a state in which the protruded portions are scanned in advance and the depth of the free surface is constantly formed. More specifically, the sensor included in the water jet nozzle 300 measures the breaking depth and width in real time, and the control device controls the articulated robot arm 200 and the supplying part 400 using the measured information do. The controller 300 allows the nozzle 300 to maintain an optimal distance of about 10 cm, which is the optimum distance between the nozzle 300 and the rock. When the measured width or depth is less than the reference value, the nozzle 300 is re- So that the depth can be secured.

이와 같이, 상기 다관절 로봇팔(200)은 라인(L)을 따라 이동하고, 상기 워터젯 노즐(300)은 다관절 로봇팔(200)을 따라 이동하면서 아치형 또는 지그재그형으로 궤적을 그리며, 굴착대상면(10)의 외곽으로 소정 깊이를 가지는, 아치형 또는 지그재그형으로 굴착된 자유면(20)이 형성된다. 이 자유면(20)은 굴착대상면(10)과 지표면 사이에 개재되어 굴착대상면(10)을 감싸는 형태이다.The articulated robot arm 200 moves along the line L and the waterjet nozzle 300 moves along the articulated robot arm 200 to form a trajectory in an arcuate or zigzag shape, An arcuate or zigzag-like excavated free surface 20 having a predetermined depth at the outer surface of the surface 10 is formed. The free surface 20 is sandwiched between the excavation target surface 10 and the earth surface to enclose the excavation target surface 10.

물이 아닌 토양 굴착 및 응집용 조성물을 고압으로 분사하면 자유면(20)을 형성할 때 토양입자가 응집된 상태에서 분쇄되기 때문에 주변으로 미세하게 분산되는 것을 막을 수 있다. When the composition for soil excavation and flocculation other than water is sprayed at a high pressure, it is possible to prevent the soil particles from being finely dispersed to the periphery since they are pulverized in the aggregated state when the free surface 20 is formed.

후속적으로, 상기 자유면에서 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 장약공을 형성하고, 상기 장약공에 폭약을 장약하여 발파하는 단계를 설명한다. Subsequently, a step of injecting a soil excavating and flocculating composition on the free surface to form a charge ball, and charging and exploding the explosive charge into the charge ball will be described.

발파단계는 상기 워터젯 노즐(300)을 이용하여 도 3과 같이, 상기 자유면(20)의 내측 영역에 다수의 장약공(30)을 형성한 후, 상기 장약공(30)에 폭약을 장약하여 발파하는 공정이다. 3, a plurality of charge holes 30 are formed in the inner region of the free surface 20 by using the water jet nozzle 300, and the explosive charge is charged to the charge hole 30 It is the process of blasting.

자유면(20) 내측(굴착대상면: 10)에 폭약이 장착되는 소정의 깊이를 가지는 다수개의 장약공(30)을 등간격으로 형성시킨다. 장약공(30)은 워터젯을 이용하여 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 작업하는데, 다수의 로봇팔을 장착하여 일부 로봇팔은 자유면을 형성하고 다른 로봇팔은 장약공(30)을 형성하도록 동작시킬 수도 있다.  A plurality of charge holes 30 having a predetermined depth at which the explosive is mounted on the inner side of the free surface 20 (the surface to be excavated 10) are formed at regular intervals. The loading bay 30 is operated by spraying a composition for soil excavation and flocculation using a water jet, in which a plurality of robot arms are mounted so that some robot arms form a free surface and the other robot arm forms a loading hole 30 It may be operated.

아울러 상기 형성된 장약공(30)에 폭약을 설치한 후, 상기 굴착대상면(10)의 발파로 터널 굴착이 이루어진다. 발파의 순서는 자유면(20)에 인접한 폭약을 먼저 발파하고 이후 터널의 중심 및 저면을 향하여 순차적으로 발파한다. 즉 전방 및 좌우 자유면과 상부 자유면에 인접한 부분에서 발파가 먼저 시작되도록 하고, 순차적으로 터널 안쪽 및 아래쪽 암반의 장약이 폭파되도록 한다. 또한 장약공(30)은 일반적으로 2m 내지 3m 깊이로 형성되기 때문에 해당 장약공(30)에 설치된 장약이 동시에 폭파되는 것이 아니라, 다단 발파가 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들면, 양파껍질을 벗겨내듯이 최외곽에 위치한(전방, 좌, 우,상부 자유면에 인접한) 장약을 먼저 폭파시키고 안쪽으로 들어가면서 순차적으로 발파를 시행한다. 이와 같이 발파를 진행하게 되면, 자유면이 많은 암반을 먼저 파쇄하도록 하여 장약량을 줄일 수 있다. In addition, after the explosive is installed in the charge hole 30, the blasting tunnel excavation of the excavation target surface 10 is performed. The order of blasting first bursts the explosives adjacent to the free surface 20 and subsequently blasts toward the center and bottom of the tunnel. That is, the blasting is started first in the front and left and right free surfaces and in the vicinity of the upper free surface, and the charge of the rocks inside and below the tunnel is sequentially demolished. In addition, since the charge opening 30 is generally formed at a depth of 2 m to 3 m, the charge placed on the charge opening 30 is not simultaneously demolished but multi-stage demolition can be performed. For example, as the onion is peeled off, the charge is first blasted to the outermost charge (adjacent to the front, left, right, and top free faces), and the blasting is performed sequentially while going inward. As the blasting progresses in this way, it is possible to reduce the load capacity by breaking the rock surface having many free surfaces first.

토양 굴착 및 응집용 조성물을 이용하여 장약공(30)을 만들면 파쇄될 암반 및 토양 입자가 응집된 상태에서 발파가 이루어지므로, 미세한 입자의 분산을 억제할 수 있으며, 공사완료 후, 제거할 토양을 뭉쳐서 이동하기에 편리하다. 또한 천연고분자 응집제의 사용으로 보다 친환경적이며, 파쇄된 토양의 재활용이 용이하다.When the charge hole 30 is made using the composition for soil excavation and agglomeration, the rock particles to be crushed and the soil particles are blasted in the state of agglomeration, so that the dispersion of fine particles can be suppressed. It is convenient for gathering and moving. Also, the use of natural polymer flocculants makes it more environmentally friendly and easy to recycle shredded soil.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 워터젯 노즐(300)로 분사한 후, 산성 수용액, 및/또는 양이온계 수용액을 분사하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, pH 약 5 이하의 산성 수용액을 분사하여 토양 입자 간 결합력을 강화시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the soil excavation and flocculation composition may be sprayed with a water jet nozzle 300 and then sprayed with an aqueous acidic solution and / or a cationic aqueous solution, . For example, an acidic aqueous solution having a pH of about 5 or less may be injected to enhance the bonding force between soil particles, but the present invention is not limited thereto.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실시예 1] 토양 굴착 및 응집용 조성물의 제조 및 이를 이용한 토양 굴착 [Example 1] Preparation of composition for soil excavation and flocculation and soil excavation using the same

삼각플라스크에 물 90L 및 셀룰로스 2g을 투입한 후, 교반하여 현탁액을 제조하였다. 여기에 석류석 40kg을 혼합한 후, 교반하여 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제조하였다. 응고된 화강잔류토 시료를 준비하고, 상기 제조된 조성물을 워터젯 펌프(2500bar, 8L/분)를 이용하여 10cm 이격거리에서 시료에 10분간 고압 분사하였다. 분쇄된 토양을 관찰한 결과, 토양의 미세 입자가 응집되어 있으며 서로 뭉쳤을 때 잘 응집되는 것을 확인하였다. 90 L of water and 2 g of cellulose were put in an Erlenmeyer flask and stirred to prepare a suspension. Then, 40 kg of garnet was mixed and stirred to prepare a composition for soil excavation and flocculation. The solidified granulated residual soil sample was prepared and the prepared composition was sprayed to the sample at 10 cm high pressure for 10 minutes using a water jet pump (2500 bar, 8 L / min) at a distance of 10 cm. As a result of observation of the ground soil, it was confirmed that the fine particles of the soil aggregated and aggregated well when they were aggregated with each other.

[실시예 2] 토양 굴착 및 응집용 조성물의 제조 및 이를 이용한 토양 굴착 [Example 2] Preparation of composition for soil excavation and flocculation and soil excavation using the same

셀룰로스 2g 대신, 셀룰로스 200g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제조하고, 동일한 실험을 통해 분쇄된 토양 입자가 잘 응집됨을 관찰하였다. A composition for soil excavation and flocculation was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of cellulose was used instead of 2 g of cellulose. The same experiment was carried out to confirm that the pulverized soil particles aggregated well.

[실시예 3] 토양 굴착 및 응집용 조성물의 제조 및 이를 이용한 토양 굴착 [Example 3] Preparation of composition for soil excavation and flocculation and soil excavation using the same

셀룰로스 2g 대신, 셀룰로스 20kg을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제조하고, 동일한 실험을 통해 분쇄된 토양 입자가 잘 응집됨을 관찰하였다. A composition for soil excavation and flocculation was prepared in the same manner as in Example 1, except that 20 kg of cellulose was used instead of 2 g of cellulose. The same experiment was carried out to confirm that the pulverized soil particles aggregated well.

[실시예 4] 토양 굴착 및 응집용 조성물의 제조 및 이를 이용한 토양 굴착 [Example 4] Preparation of composition for soil excavation and flocculation and soil excavation using the same

셀룰로스 2g 대신, 셀룰로스 30kg을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 토양 굴착 및 응집용 조성물을 제조하고, 동일한 실험을 통해 분쇄된 토양 입자가 잘 응집됨을 관찰하였다. A composition for soil excavation and flocculation was prepared in the same manner as in Example 1, except that 30 kg of cellulose was used instead of 2 g of cellulose, and the ground soil particles were well agglomerated through the same experiment.

Claims (5)

셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연고분자 응집제를 포함하는, 토양 굴착 및 응집용 조성물.A natural polymer flocculant selected from the group consisting of cellulose, carboxymethylcellulose, modified starch, sodium alginate, and mixtures thereof. 청구항 1에 있어서, 상기 천연고분자 응집제의 함량은 0.001 내지 20 중량%이고 나머지 성분은 물인 것인, 토양 굴착 및 응집용 조성물.The composition for soil excavation and flocculation according to claim 1, wherein the content of the natural polymer flocculant is 0.001 to 20% by weight and the balance is water. 청구항 1에 있어서, 0.001 내지 10 중량%의 합성고분자 응집제를 더욱 포함하며, 상기 합성고분자 응집제는 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산나트륨, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리글리콜라이드, 폴리락티드, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 토양 굴착 및 응집용 조성물.The composition according to claim 1, further comprising 0.001 to 10 wt% of a synthetic polymer flocculant, wherein the synthetic polymer flocculant is selected from the group consisting of polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, polyethylene oxide, polyglycolide, poly Wherein the composition is selected from the group consisting of lactide, polydioxanone, polycaprolactone, and mixtures thereof. 워터젯 굴착 시스템에서, 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 변성전분, 알긴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 천연고분자 응집제를 포함하는 토양 굴착 및 응집용 조성물을 이용한 굴착방법으로서,
상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 터널의 외주면을 따라 일련의 연속된 공간을 형성하는 단계;
상기 공간에서 상기 토양 굴착 및 응집용 조성물을 분사하여 장약공을 형성하고, 상기 장약공에 폭약을 장약하여 발파하는 단계를 포함하는 굴착방법.
In a water jet excavation system, a method for excavation using a soil excavating and flocculating composition comprising a natural polymer flocculant selected from the group consisting of cellulose, carboxymethylcellulose, modified starch, sodium alginate, and mixtures thereof,
Spraying the soil excavating and flocculating composition to form a series of continuous spaces along an outer circumferential surface of the tunnel;
Spraying a composition for excavating and agglomerating the soil in the space to form a charge ball, and charging the explosive charge to the charge ball and blasting it.
청구항 1에 있어서, 규사, 석류석, 알루미늄 옥사이드, 실리콘 카바이드, 점토 및 벤토나이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마재 20 내지 40 중량%를 더욱 포함하며; 이때 상기 물의 함량은 50 내지 70 중량%인 것인, 토양 굴착 및 응집용 조성물.The method of claim 1, further comprising 20 to 40 wt% of an abrasive selected from the group consisting of silica sand, garnet, aluminum oxide, silicon carbide, clay, and bentonite; Wherein the water content is from 50 to 70% by weight.
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