전체 국토의 70%가 산지인 국내의 지형특성상 국토의 효율적인 활용을 위해서는 지하공간의 개발 및 활용이 매우 중요한데 터널은 이러한 지하공간 개발의 대표적인 형태이다. 이러한 터널공사시 암반을 굴착하기 위해 사용되는 공법으로는 크게 발파공법과 기계식 굴착공법으로 크게 분류할 수 있다. 이중에서 발파공법은 기계식 굴착공법에 비해 경제성과 시공성 측면에서 뛰어난 장점을 가지고 있기 때문에 현재에도 거의 대부분의 국내 터널굴착작업에는 발파공법이 적용되고 있다. 터널 발파공법은 심발부분의 천공 및 발파패턴에 따라 V-Cut, Burn-Cut, Cylinder-Cut 등 여러 공법들이 적용되고 있는데, 이러한 각 공법들의 적용성은 발파효율, 파쇄도, ...
전체 국토의 70%가 산지인 국내의 지형특성상 국토의 효율적인 활용을 위해서는 지하공간의 개발 및 활용이 매우 중요한데 터널은 이러한 지하공간 개발의 대표적인 형태이다. 이러한 터널공사시 암반을 굴착하기 위해 사용되는 공법으로는 크게 발파공법과 기계식 굴착공법으로 크게 분류할 수 있다. 이중에서 발파공법은 기계식 굴착공법에 비해 경제성과 시공성 측면에서 뛰어난 장점을 가지고 있기 때문에 현재에도 거의 대부분의 국내 터널굴착작업에는 발파공법이 적용되고 있다. 터널 발파공법은 심발부분의 천공 및 발파패턴에 따라 V-Cut, Burn-Cut, Cylinder-Cut 등 여러 공법들이 적용되고 있는데, 이러한 각 공법들의 적용성은 발파효율, 파쇄도, 발파진동 제어효과, 작업의 편의성 등 다양한 항목에 의해 평가되어야 하지만 현재까지 이 분야에 대한 연구는 매우 부족한 편이다. 직경이 약 362㎜에 달하는 대구경 수평공을 터널 심발부분에 선진 보링한 후, 이를 자유면의 역할을 하는 무장약공으로 이용하는 선대구경 수평심발공법(PLHBM, Pre Large Horizontal Boring Method)은 기존의 V-Cut에 비해 발파효율이나 발파진동 제어효과 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 이 공법의 핵심인 대구경 무장약공의 역할 및 이로 인한 효과에 대해서는 아직까지 정량적인 많은 연구가 이루어지지 못한 실정이다. 본 논문에서는 모델시험, 실규모 심발시험발파, 터널 현장에서의 실규모 시험발파를 통해 PLHBM 공법에 적용되는 대구경 무장약공이 터널 심발발파시 하게되는 자유면의 역할에 대한 정량적인 평가와 발파효율, 파쇄도, 발파진동 및 발파소음 제어효과, 발파공과 무장약공의 적정 이격거리 선정 등의 항목에 대한 평가를 목적으로 수행하였다. 우선 암반에 비해 상대적으로 균질한 매질인 모르타르 시험체를 제작하여 소규모 모델 시험발파를 수행함으로써 무장약공 방향으로의 쐐기형상의 파괴 메카니즘을 확인하였고, 무장약공의 직경이 커질수록 발파진동 감소효과가 크게 나타나는 것을 확인하였다. 사면발파 현장에서 수행한 천공장 1.5m의 PLHBM과 V-Cut 심발부모의 시험발파 결과 PLHBM의 경우가 V-Cut에 비해 발파효율은 약 15% 높은 반면에 발파진통은 약 40%, 발파소음은 약 15∼20dB 감소하는 것으로 나타났다. 또한 파쇄암석의 입도분석 결과 PLHBM의 경우가 V-Cut에 비해 더 작은 평균파쇄입도를 보이는 것으로 나타났다. 실제 시공중인 터널 발파현장에서 수행한 시험발파시 측정한 발파진동 자료의 회귀분석을 통해 구한 발파진동식과 진동파형 분석 결과를 해석한 결과 PLHBM 발파시 발생하는 진동수준이 V-Cut보다 약 26∼30% 정도 낮은 수준으로 나타났다.
전체 국토의 70%가 산지인 국내의 지형특성상 국토의 효율적인 활용을 위해서는 지하공간의 개발 및 활용이 매우 중요한데 터널은 이러한 지하공간 개발의 대표적인 형태이다. 이러한 터널공사시 암반을 굴착하기 위해 사용되는 공법으로는 크게 발파공법과 기계식 굴착공법으로 크게 분류할 수 있다. 이중에서 발파공법은 기계식 굴착공법에 비해 경제성과 시공성 측면에서 뛰어난 장점을 가지고 있기 때문에 현재에도 거의 대부분의 국내 터널굴착작업에는 발파공법이 적용되고 있다. 터널 발파공법은 심발부분의 천공 및 발파패턴에 따라 V-Cut, Burn-Cut, Cylinder-Cut 등 여러 공법들이 적용되고 있는데, 이러한 각 공법들의 적용성은 발파효율, 파쇄도, 발파진동 제어효과, 작업의 편의성 등 다양한 항목에 의해 평가되어야 하지만 현재까지 이 분야에 대한 연구는 매우 부족한 편이다. 직경이 약 362㎜에 달하는 대구경 수평공을 터널 심발부분에 선진 보링한 후, 이를 자유면의 역할을 하는 무장약공으로 이용하는 선대구경 수평심발공법(PLHBM, Pre Large Horizontal Boring Method)은 기존의 V-Cut에 비해 발파효율이나 발파진동 제어효과 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 이 공법의 핵심인 대구경 무장약공의 역할 및 이로 인한 효과에 대해서는 아직까지 정량적인 많은 연구가 이루어지지 못한 실정이다. 본 논문에서는 모델시험, 실규모 심발시험발파, 터널 현장에서의 실규모 시험발파를 통해 PLHBM 공법에 적용되는 대구경 무장약공이 터널 심발발파시 하게되는 자유면의 역할에 대한 정량적인 평가와 발파효율, 파쇄도, 발파진동 및 발파소음 제어효과, 발파공과 무장약공의 적정 이격거리 선정 등의 항목에 대한 평가를 목적으로 수행하였다. 우선 암반에 비해 상대적으로 균질한 매질인 모르타르 시험체를 제작하여 소규모 모델 시험발파를 수행함으로써 무장약공 방향으로의 쐐기형상의 파괴 메카니즘을 확인하였고, 무장약공의 직경이 커질수록 발파진동 감소효과가 크게 나타나는 것을 확인하였다. 사면발파 현장에서 수행한 천공장 1.5m의 PLHBM과 V-Cut 심발부모의 시험발파 결과 PLHBM의 경우가 V-Cut에 비해 발파효율은 약 15% 높은 반면에 발파진통은 약 40%, 발파소음은 약 15∼20dB 감소하는 것으로 나타났다. 또한 파쇄암석의 입도분석 결과 PLHBM의 경우가 V-Cut에 비해 더 작은 평균파쇄입도를 보이는 것으로 나타났다. 실제 시공중인 터널 발파현장에서 수행한 시험발파시 측정한 발파진동 자료의 회귀분석을 통해 구한 발파진동식과 진동파형 분석 결과를 해석한 결과 PLHBM 발파시 발생하는 진동수준이 V-Cut보다 약 26∼30% 정도 낮은 수준으로 나타났다.
It is very important to develop and utilize the underground space like tunnel for the efficient national land development in Korea where a mountainous district is about 70% of all land. In tunnelling, the methods of rock excavation are mainly blasting method and mechanical method using tunnel boring...
It is very important to develop and utilize the underground space like tunnel for the efficient national land development in Korea where a mountainous district is about 70% of all land. In tunnelling, the methods of rock excavation are mainly blasting method and mechanical method using tunnel boring machine(TBM), roadheader, etc. Blasting method is worldwidely used in tunnelling until now because of high economical efficiency. Blasting methods of tunnel are classified into V-Cut, Burn-Cut, Cylinder-Cut etc by drilling pattern at the cut-area of tunnel face. Though many variables which are blasting efficiency, rock fragmentation, vibration and noise induced by blasting and accommodation of working effect on the choice of tunnel blasting, studies about each cut-blasting method are very insufficient. PLHBM(Pre Large Horizontal Boring Method) is one of the cut blasting methods and a uncharged horoznontal hole with a large diameter about 362mm is drilled to make free face in this method. It is known that PLHBM is excellent for the blasting efficiency and blast vibration control when it is compared with V-Cut. But the quantitative studies for the role and effect of uncharged hole with a large diameter on the cut blasting are not enough. Therefore, test blasting at the mortar blocks, cut holes test blasting and tunnel blasting at site were conducted to evaluate the role and effect of uncharged horizontal hole with a large diameter. Contents of evaluation are blasting efficiency, effect on the vibration and noise induced by blasting, rock fragmentation, proper distance from the uncharged large hole to the adjacent charged hole and etc. The result of model test blasting using mortar block which is more homogeneous than rock mass showed that a wedge shape fragmentation to the uncharged hole was occured at PLHBM and the reduction of blast-vibration was proportional to the diameter of uncharged hole. The result of cut holes test blasting represented that PLHBM showed high blasting efficiency by 15%, low blast-vibration by 40%, and low blast-noise by 15∽20dB in compared with V-Cut. Furthermore, the average fragment size of PLHBM was smaller than that of V-Cut. Test blasting at working tunnel site was carried out to measure the vibration of PLHBM and V-Cut. Analysis of wave forms and blast-vibration equations obtained by the analysis of measured data of PLHBM and V-Cut obtained by the analysis of measured data showed that blast-vibration level induced by PLHBM was lower than that of V-Cut by 26∽30%.
It is very important to develop and utilize the underground space like tunnel for the efficient national land development in Korea where a mountainous district is about 70% of all land. In tunnelling, the methods of rock excavation are mainly blasting method and mechanical method using tunnel boring machine(TBM), roadheader, etc. Blasting method is worldwidely used in tunnelling until now because of high economical efficiency. Blasting methods of tunnel are classified into V-Cut, Burn-Cut, Cylinder-Cut etc by drilling pattern at the cut-area of tunnel face. Though many variables which are blasting efficiency, rock fragmentation, vibration and noise induced by blasting and accommodation of working effect on the choice of tunnel blasting, studies about each cut-blasting method are very insufficient. PLHBM(Pre Large Horizontal Boring Method) is one of the cut blasting methods and a uncharged horoznontal hole with a large diameter about 362mm is drilled to make free face in this method. It is known that PLHBM is excellent for the blasting efficiency and blast vibration control when it is compared with V-Cut. But the quantitative studies for the role and effect of uncharged hole with a large diameter on the cut blasting are not enough. Therefore, test blasting at the mortar blocks, cut holes test blasting and tunnel blasting at site were conducted to evaluate the role and effect of uncharged horizontal hole with a large diameter. Contents of evaluation are blasting efficiency, effect on the vibration and noise induced by blasting, rock fragmentation, proper distance from the uncharged large hole to the adjacent charged hole and etc. The result of model test blasting using mortar block which is more homogeneous than rock mass showed that a wedge shape fragmentation to the uncharged hole was occured at PLHBM and the reduction of blast-vibration was proportional to the diameter of uncharged hole. The result of cut holes test blasting represented that PLHBM showed high blasting efficiency by 15%, low blast-vibration by 40%, and low blast-noise by 15∽20dB in compared with V-Cut. Furthermore, the average fragment size of PLHBM was smaller than that of V-Cut. Test blasting at working tunnel site was carried out to measure the vibration of PLHBM and V-Cut. Analysis of wave forms and blast-vibration equations obtained by the analysis of measured data of PLHBM and V-Cut obtained by the analysis of measured data showed that blast-vibration level induced by PLHBM was lower than that of V-Cut by 26∽30%.
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