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문제 정의
- 의 수준과 현지 탄성파속도의 계즉을 통하여 발파에 의한 암반 영향 평가 및 사면에 손상을 m친 수 있는 범위를 추정하고, 사면의 안정성 재고와 장기간 유지 . 보존을 위한 품질관리 및 설계자료로 활용하고자 하였다.'" 대상 현장은 대구-포항간 고속도로 4공구 공사현장으로 암 진취 사업은 위한 말파를 수행함에 있어서 발 파진동이 사면에 미치는 영향을 최소화하기 위한 미진동 제어발파를 실시하고 그 계측 결과를 분석하였으며, 암반의 이완 정도를 평가하고 암반사면의 균열방지 및 사면안정 제고를 위한 발파설계안을 제시하였다.
- 폭약의 위력과 암석에 대한 저항성을 파악하고 적정한 장약량 산정을 위한 자료를 얻을 목적으로 누두공 시험발파가 실시된다. 이 시험은 주위 암반이 발파에 의한 영향을 받도록 적당한 깊이로 천공을 하고 폭약을 장전하여 폭파 하면, 그 결과로 원뿔 형상의 누두공(crater) 이 생성되는데 이 형상을 관찰하여 대상 암반에 적용할 폭약의 적정 장약량을 평가하게 된다.
제안 방법
- 보존을 위한 품질관리 및 설계자료로 활용하고자 하였다.'" 대상 현장은 대구-포항간 고속도로 4공구 공사현장으로 암 진취 사업은 위한 말파를 수행함에 있어서 발 파진동이 사면에 미치는 영향을 최소화하기 위한 미진동 제어발파를 실시하고 그 계측 결과를 분석하였으며, 암반의 이완 정도를 평가하고 암반사면의 균열방지 및 사면안정 제고를 위한 발파설계안을 제시하였다.
- 7 cm/sec의 진동수준을 저 색 . 회색세일 암반인 본 연구 대상지역에 적합한 법면 보호를 위한 진동안전기준으로 설정하 였다:"
- 4) 1:0.5의 사면 경사각을 가지는 대상 현장 의 경우 균열형성 예상도를 작성하였을 때 현재의 이격거리 5 m로는 암반사면에 균열을 형성할 수 있으므로 사면의 기하학적 형상을 고려하여 손상대를 최소화 할 수 있는 이격기리 를 산정하여 안전 발파패턴도를 제시하였다.
- 발파에 의한 암반의 균열정도는 발파전 및 발파 후의 현지 탄성파속도를 측정한 후 상대적인 비교를 통하여 평가하였다. 탄성파속도의 측정은 Hand Viewer를 사용하였으며, 본 장 는 3개의 채널을 가지고 있고 해머에는 트리거가 장착되어 있다.
- 본 연구에서는 안전 설계를 위하여 이보다 다소 보수적인 수준으로서 Dupont사가 제안하고 있는 표 1의 13.7 cm/sec의 진동수준을 저 색 . 회색세일 암반인 본 연구 대상지역에 적합한 법면 보호를 위한 진동안전기준으로 설정하 였다:"
- 분 논모에서는 암반 굴착시 발생하는 발파진 #의 수준과 현지 탄성파속도의 계즉을 통하여 발파에 의한 암반 영향 평가 및 사면에 손상을 m친 수 있는 범위를 추정하고, 사면의 안정성 재고와 장기간 유지 . 보존을 위한 품질관리 및 설계자료로 활용하고자 하였다.
- 시험발파는 작업대상 지역을 빗트 직경 75 mm의 유압드릴을 사용하여 1~3회 발파는 천 공장 3.0 m로 15공, 4~9회 발파는 천공장 9.0 이로 30공을 천공한 후, 전기식 뇌관을 사용하여 각 5공씩 총 9회에 걸쳐 지발발파 하였으며, 이때 발생되는 소음 및 진동을 공사현장 내 STA.8+180 ~ STA.8+140 지점에서 발파진동 전용계측기인 Instantel 사의 DS-677과 Thomas Instruments 사의 VMS-200S 및 VMS-100S로 측정하였다.
- 시험발파의 제원은 표 2와 같이 미진동 소발 파공법으로서 천공경 75 mm, 천공장 3.0 m, 최 소저항선 및 간격 1.5~2.0 m 제원으로 시행하였으며, 일반발파공법은 천공경 75 mm, 천공 장 9.0 m, 최소저항선 및 간격 2.0 ~ 3.0 m 제 원으로 시행하였다.
- 암굴착시 발파에 의한 암반사면의 균열방지 및 사면안정성 재고를 위하여 고속도로 건설현 장에서 시험발파를 실시하고 그 결과를 분석하여 적정 발파패턴을 제시하였다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 폭약의 위력과 암석에 대한 저항성을 파악하고 적정한 장약량 산정을 위한 자료를 얻을 목적으로 누두공 시험발파가 실시된다. 이 시험은 주위 암반이 발파에 의한 영향을 받도록 적당한 깊이로 천공을 하고 폭약을 장전하여 폭파 하면, 그 결과로 원뿔 형상의 누두공(crater) 이 생성되는데 이 형상을 관찰하여 대상 암반에 적용할 폭약의 적정 장약량을 평가하게 된다.
- 장약지수 b는 1/2 또는 1/3이 사용되며 본 연구에서는 계측 자료의 처리결과 적합도가 높은 식을 적용하였다.
대상 데이터
- 대상 지역의 암질은 저색세일 및 회색세일의 호층구조로 이루어져 있으며, Deere와 Miller의 암석분류법에 의하면 일축압축강도 670-1100 kg/cm2 정도의 보통암에 해당하는 암반이다.'
데이터처리
- 시험발파로부터의 진동측정치들을 로그-로그 스케일에 도시하고 회귀분석을 실시하여 지수를 산출하였으며, 식 (5)와 같다, 진동전파식은 그림 4에서와 같이 50% 및 95%직선으로 표시 된다.
이론/모형
- 발파에 의한 암반의 균열정도는 발파전 및 발파 후의 현지 탄성파속도를 측정한 후 상대적인 비교를 통하여 평가하였다. 탄성파속도의 측정은 Hand Viewer를 사용하였으며, 본 장 는 3개의 채널을 가지고 있고 해머에는 트리거가 장착되어 있다.
성능/효과
- 1 : 0.5의 사면 경사각을 가지는 대상 현장 의 경우 균열형성 예상도를 작성하였을 때 기본 설계에 따른 이격거리 5 m로는 균열형성이 예상되므로 향후 발파패턴 설계 시에는 3 m 천 공장의 경우 이격거리는 6 m 이상으로 하여 기존 5m 이격거리 보다 1m를 더 이격시킬 때 균열권역을 벗어나므로 더욱 안전할 것이며, 6 m 천공장의 경우 이격거리는 11.5 m 이상이 되어야 하고, 9 m 천공장의 경우 이격거리는 15.5 m 이상이 되어야 할 것으로 계산되었다.
- 발파작업에 수반되는 소음과 진동은 환경공 해 측면과 함께 구조물의 안정성 영향 측면에서 고려해야 할 중요한 요소이다.1)2)특히 충기 성 진동인 발파진동은 기존 구조물의 안정성은 위해 정밀하게 측정되고 분석되어야 한다. 산악 지를 통과하는 도로 변에 형성된 암반 사면를 을 관찰해 보면 사면 아래 돌덩이가 쌓어 있기 도 하고, 또는 때때로 낙석이나 붕릭.
- 2) 현지 탄성파속도를 측정하여 충격진동으 로 인해 암반에 미치는 균열상태를 조사한 결과, 발파 전·후 탄성파 속도의 감소는 40 ~ 53%로써 암분류상 발파 전 경암으로부터 발파 후 연암 내지 풍화토로 변화될 정도로 암반 중에 균열이 새로이 발생하거나 기존균열이 확대 된 것으로 확인 되었다.
- 3) 암반에 균열을 일으킬 수 있는 진동속도 기준을 13.7 cm/sec로 설정하여 주어진 패턴에 대해 손상대를 평가하였을 때, 천공장 3 이의 경우 균열권의 범위는 4.0 m이었고, 천공장 6 m의 경우 7.3 m 이었으며, 천공장 9 m의 경우 약 9.9 이로 나타났다.
- 이와 같이 탄성파속도가 발파전보다 40~ 53%나 감소한 사실은 발파작업으로 인하여 충 격진동의 영향을 받아 암반 중에 균열이 추가 로 발생하였거나 기존의 균열이 확대되는 등의 변화가 있은 것으로 판단된다. 따라서 충격진동 으로 인해 균열이 추가로 발생하거나 기존의 균열이 확대된 균열지역은 암반사면에 영향을 받지 않은 경우와 비교할 때 안정성이 상당히 감소할 수 있음을 보여주고 있다. 향후 연구시 에는 이러한 기존균열의 확대 혹은 추가 발생한 균열상태를 더욱 정밀히 조사하기 위해서 절취후 사면의 비저항, 비파괴조사와 육안조사 등 조사방법의 개발 및 적용를 추가해야 할 필요가 있는 것으로 사료된다.
- 실험 결과 STA.8+180의 3 m 천공지역에서 는 발파 전 1226.3 m/sec에서 발파 후 730.4 m/s로 약 495.9 m/s의 현지 탄성파속도의 감소 가 나타났다. 이러한 결과는 STA.
- 제시된 패턴은 도로개설을 위한 암굴착을 위한 발파 작업시 제거되지 않고 사면 구조물로 남아 있는 암반에 손상대를 최대한 억제할 수 있는 방법이며 사면의 최종 단면이 되는 법면 의 형성을 위해서는 프리스플리팅 공법과 같은 제어발파 방법이나 브레이커 절취공법 등을 보 완 적용되는 것이 바람직하다. 국내의 경우 사면 형성을 위한 제어발파 품이 산정되어 있지 않고 손상 받은 법면을 정리하는 품만 인정하고 있어 사면 안정성 재고에 불리한 면으로 작 용하고 있다.
후속연구
- 5) 사면의 최종 단면이 되는 법면의 형성을 위해서는 프리스플리팅 공법과 같은 제어발파 방법이 적용될 수 있도록 국내 품셈의 조정이 필요할 것으로 판단되며, 최종 단면 처리방법과 관계없이 암절취를 위한 발파작업에서는 사면에의 손상대 발생 억제를 위한 방법이 적용될 필요가 있다.
- 6) 향후 도로개설 공사장에서는 사면 경사각을 고려하여 법면 보호를 위한 발파설계를 하여야 할 것이며, 착공시 시험발파 때에는 필히 발파 진동식을 산출하여 적정한 균열안전거리를 두 고 시공에 임할 때 보다 높은 품질관리가 가능 할 것이다.
- 향후 본 사면 경사각 외에도 사면 구배에 따른 각 경사각별 모델 실험 및 이격거리 연구가 추가로 필요한 것으로 판단된다.
- 따라서 충격진동 으로 인해 균열이 추가로 발생하거나 기존의 균열이 확대된 균열지역은 암반사면에 영향을 받지 않은 경우와 비교할 때 안정성이 상당히 감소할 수 있음을 보여주고 있다. 향후 연구시 에는 이러한 기존균열의 확대 혹은 추가 발생한 균열상태를 더욱 정밀히 조사하기 위해서 절취후 사면의 비저항, 비파괴조사와 육안조사 등 조사방법의 개발 및 적용를 추가해야 할 필요가 있는 것으로 사료된다.
- 향후 표준사면 경사각 1 : 0.5 이외에도 사면 구배에 따른 각 경사각별 모델 실험 및 이격거리 연구가 추가로 필요한 것으로 판단된다.
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